Technischer Ausbau von Gebäuden

Dirk Bohne

Technischer Ausbau von Gebäuden und nachhaltige Gebäudetechnik 11. Auflage

Technischer Ausbau von Gebäuden

Dirk Bohne

Technischer Ausbau von Gebäuden und nachhaltige Gebäudetechnik 11., aktualisierte Auflage

Dirk Bohne Leibniz Universität Hannover Institut für Entwerfen und Konstruieren Gebäudetechnik Hannover, Deutschland

ISBN 978-3-658-21436-4    ISBN 78-3-658-21437-1 (eBook) https://doi.org/10.1007/978-3-658-21437-1 Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte biblio­grafische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. Springer Vieweg Ursprünglich erschienen im Verlag W. Kohlhammer, Stuttgart 2009 © Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 1979, 1985, 1988, 1991, 1992, 1994, 1997, 2000, 2006, 2014, 2019 Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheber­ rechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. Das gilt insbesondere für Verviel­fältigungen, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikro­verfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Der Verlag, die Autoren und die Herausgeber gehen davon aus, dass die Angaben und Informationen in diesem Werk zum Zeitpunkt der Veröffentlichung vollständig und korrekt sind. Weder der Verlag noch die Autoren oder die Herausgeber übernehmen, ausdrücklich oder implizit, Gewähr für den Inhalt des Werkes, etwaige Fehler oder Äußerungen. Der Verlag bleibt im Hinblick auf geografische Zuordnungen und Gebietsbezeichnungen in veröffentlichten Karten und Institutionsadressen neutral. Lektorat: Dipl.-Ing. Ralf Harms Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier Springer Vieweg ist ein Imprint der eingetragenen Gesellschaft Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH und ist ein Teil von Springer Nature. Die Anschrift der Gesellschaft ist: Abraham-Lincoln-Str. 46, 65189 Wiesbaden, Germany

V

Vorwort Die Gebäudetechnik verändert sich durch technische Neuerungen und Weiterentwicklungen stetig. Gebäude nachhaltig und energieeffizient zu errichten, erfordert große Anstrengungen, da immer höhere Anforderungen gestellt und Normen und Richtlinien in immer kürzerer Zeit überarbeitet werden. Für Architektinnen, Architekten, Beratende Ingenieurinnen und Ingenieure ist es schwer, in angemessener Zeit Informationen und umsetzbare Empfehlungen zu erhalten. Das vorliegende Buch soll in zusammengefasster Darstellung mit Schemata und Beispielen einen Überblick über die verschiedenen Systeme geben und an vielen Stellen Planungshilfen liefern. Schon die erste, 1979 erschienene Auflage des verstorbenen Autors Edwin Wellpott verfolgte dieses Ziel und hat mit dem Buch „Technischer Ausbau von Gebäuden“ eine Lücke für Planer und Architekten geschlossen. Die technische Entwicklung seit Erscheinen der letzten Auflage im Jahr 2014 hat zahlreiche Neuerungen, Normen und Vorschriften durch technischen Fortschritt und europäische Gesetzgebung erzeugt. Die 11. Auflage ist vollständig überarbeitet und entspricht dem neuesten Stand der Technik und EURegelungen. Die Gliederung orientiert sich an den unterschiedlichen Anlagengruppen der Gebäudetechnik wie Wasser- und Abwassertechnik, Wärmeversorgungsanlagen, Raumlufttechnik, Elektrotechnik und Förderanlagen. Vor diesen einzelnen Anlagengruppen sind die Kapitel Grundlagen und Sanitärräume untergebracht. In allen Kapiteln sind viele Lösungen für nachhaltige bzw. integrierte Systeme erläutert. In dem neuen Kapitel Energiekonzepte werden diese Beispiele zusammengeführt und durch neue Darstellungen ergänzt. Für die gute Zusammenarbeit danke ich der Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, insbesondere Ralf Harms und Annette Prenzer.

Den an der Überarbeitung der vorliegenden 10. und 11. Auflage Beteiligten danke ich sehr herzlich: Axel Ansorge (10. Aufl., ▶ Kap. 6 Durchsicht Elektrotechnik) Marius Bohne (11. Aufl., Bearbeitung ▶ Abschn. 8.6 Wirtschaftlichkeitsberechnung und ▶ Abschn. 8.7 Smart Home) Elena Paul (11. Aufl., Bearbeitung ▶ Abschn. 8.3.2 Strombedarf für Gebäude) Hamidreza Esfahani (11.  Aufl., Bearbeitung ▶ Abschn. 8.3.2 Strombedarf für Gebäude) Markus Görres (10.  Aufl., ▶ Abschn. 6.1.5 Überarbeitung Beleuchtungsanlagen) Emma Haun (10. Aufl., ▶ Kap. 3.2 Überarbeitung Kleinkläranlagen) Boris Hensel (10.  Aufl., ▶ Kap. 7 Überarbeitung Förderanlagen) Janina Kubernus (10. Aufl., ▶ Kap 3–7 Erstellung Grafiken und Manuskriptdurchsicht) Ulrich Möhl (10. und 11. Aufl., ▶ Abschn. 6.3 Überarbeitung Gebäudeautomation) Susanne Prahm (10. und 11. Aufl., ▶ Kap. 1–8 Erstellung Tabellen und Manuskripte) Karl-Heinz Rosenwinkel (10. Aufl., Überarbeitung ▶ Abschn. 3.2 Kleinkläranlagen) Jakob Schäuble (11.  Aufl., Bearbeitung ▶ Abschn. 8.3.2 Strombedarf für Gebäude) Judith Schurr (10. und 11.  Aufl., Überarbeitung ▶ Kap. 1–2 und ▶ Kap. 3., ▶ Kap. 1–8 Grafik Erstellung und Gesamtlayout) Berlin/Hannover, Juli 2018 Dirk Bohne

VII

Inhaltsverzeichnis 1 Grundlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1

Behaglichkeit in Räumen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.2

Trassen- und Leitungsführung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.3

Technische Zentralen in Gebäuden. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

2 Sanitärräume. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.1

Wirtschafts- und Sanitärräume in Wohnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

2.1.1 Küchen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 2.1.2 Hausarbeitsräume. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 2.1.3

Bad- und WC-Räume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

2.2

Öffentliche und gewerbliche Sanitäranlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

2.2.1

Sanitärräume in Arbeitsstätten und Arbeitsplätzen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

2.2.2

Sanitärräume in Versammlungsstätten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

2.2.3

Sanitärräume in Schulen und Kindergärten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

2.2.4

Barrierefreie Sanitärräume in öffentlich zugänglichen Gebäuden. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

3

Abwasser- und Wassertechnik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

3.1 Abwasseranlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 3.1.1 Schwemmkanalisation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 3.1.2

Einleitung von Niederschlagswasser an Ort und Stelle in den Untergrund . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

3.1.3

Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

3.1.4 Entwässerungssysteme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 3.1.5

Bezeichnungen der Rohrleitungs-Teilstrecken. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

3.1.6 Wasserablaufstellen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 3.1.7 Anschlussleitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 3.1.8 Fallleitungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 3.1.9 Lüftungsleitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 3.1.10 Grund- und Sammelleitungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .86 3.1.11 Planungshinweise zu Grundleitungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 3.1.12 Reinigungsöffnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 3.1.13 Schächte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 3.1.14 Rohrgräben. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 3.1.15 Anschlusskanäle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 3.1.16 Abläufe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 3.1.17 Abscheider. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .98 3.1.18 Sicherung gegen Rückstau. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 3.1.19 Abwasserhebeanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 3.1.20 Einleitung von Niederschlagswasser in den Untergrund. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 3.1.21 Regenwassernutzungsanlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 3.1.22 Grauwassernutzungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 3.1.23 Dimensionierung von Entwässerungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 3.1.24 Bemessungsbeispiele. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 3.2 Kleinkläranlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 3.3 Gebäudedränung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 3.4 Wasseranlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 3.4.1 Wasserbeschaffenheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 3.4.2 Wasseraufbereitung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 3.4.3

Rohrleitungsmaterial für Kalt- und Warmwasserleitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

3.4.4 Hausanschluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

VIII

Inhaltsverzeichnis

3.4.5

Leitungsinstallation in Gebäuden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158

3.4.6 Wasserdruck. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 3.4.7 Leitungsdimensionierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 3.4.8 Wasserdruckerhöhungsanlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 3.4.9

Regenwasser- und Grauwassernutzungsanlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

3.4.10 Warmwasserversorgung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 3.5 Feuerlöschanlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 3.5.1 Hydrantenanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 3.5.2 Sprinkleranlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 3.5.3 Inertgas-Löschsysteme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 4

Wärme- und Kälteversorgungsanlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187

4.1

Heiz- und Kühllast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188

4.1.1 Heizlast. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 4.1.2 Kühllast. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 4.2 Wärmeerzeugungsanlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 4.2.1 Übersicht. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 4.2.2

Energieträger für Wärmeerzeuger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204

4.2.3

Wärmeerzeugungsanlagen mit Gas oder Heiz­öl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205

4.2.4

Schornsteine, Abgasanlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230

4.2.5

Wärmeerzeugung mit Wärmepumpen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247

4.2.6

Kraft-Wärme-Kopplung, Blockheizkraftwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265

4.2.7 Nahwärmekonzepte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 4.2.8 Fernwärmenetze. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 4.2.9

Solare Kurz- und Langzeitspeicher. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .272

4.2.10 Nachhaltige Wärmeversorgungskonzepte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274 4.3 Kälteerzeugungsanlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278 4.3.1

Kühlung mit Kältemaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281

4.3.2

Kälteerzeugung mit natürlicher Wärmesenke. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284

4.3.3

Kälteerzeugung mit Sorptionsverfahren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287

4.4 Wärmeverteilernetze. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289 4.4.1

Warmwasserpumpenheizung (WWPH) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289

4.4.2 Raumheizflächen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298 4.4.3

Heißwasserheizung, HWH. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314

4.4.4

Niederdruckdampfheizung, NDH. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314

4.4.5 Luftheizungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314 4.4.6

Hallenbeheizung- und Temperierung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315

4.4.7

Regelung von Wärmeversorgungsanlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317

4.5 Kälteverteilernetze. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322 4.6

Aufstellräume für Wärmeerzeugungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323

4.7

Elektrische Raumheizsysteme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328

4.8

Offene Kamine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330

5 Raumlufttechnik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337 5.1

Natürliche Lüftung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338

5.2

Terminologie, Begriffe und Kennzeichen für Raumlufttechnische Anlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .341

5.3

Lüftung von Wohnungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342

5.4

Einzel- und Zentralentlüftungsanlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350

5.5

Raumlufttechnische Anlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357

5.5.1

Einteilung der Raumlufttechnik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357

5.5.2

Aufgabe der Raumlufttechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357

5.5.3

Raumlufttechnik und Fassadenkonstruktion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361

IX Inhaltsverzeichnis

5.5.4

Lufterneuerung und Behaglichkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366

5.5.5

Aufbau von Raumlufttechnischen Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372

5.5.6 Nur-Luftanlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .373 5.5.7 Luftwasseranlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383 5.5.8 RLT-Zentralen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389 5.5.9

Raumlufttechnik und Kühlung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 398

5.5.10 Luftkanäle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400 5.5.11 Brandschutzmaßnahmen für RLT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404 5.5.12 Raumströmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 406 5.5.13 Lufthygiene, Regelung, Wartung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411 5.6 Luft-Kältemittel-Anlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413 5.7 Fassadenlüftungsgeräte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414 5.8 Luftschleieranlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414 5.9

Berechnungen von Raumlufttechnischen Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 418

5.10 Raumlufttechnik-Beispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422 5.10.1 Bürogebäude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422 5.10.2 Schulen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423 5.10.3 Hotels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425 5.10.4 Verkaufsstätten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426 5.10.5 Krankenhäuser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428 6 Elektrotechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433 6.1 Starkstrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434 6.1.1 Stromzuführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434 6.1.2 Niederspannungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438 6.1.3

Hoch- und Mittelspannungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 477

6.1.4 Eigenstromversorgungsanlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .480 6.1.5 Beleuchtungsanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 486 6.1.6

Blitzschutz- und Erdungsanlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 518

6.1.7 Photovoltaikanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524 6.1.8 Kleinwindkraftanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 529 6.2

Fernmelde- und Informationstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534

6.2.1 Telekommunikationsanlage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534 6.2.2

Such- und Signalanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 539

6.2.3 Zeitdienstanlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 540 6.2.4

Elektroakustische Anlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 541

6.2.5

Fernseh- und Antennenanlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 541

6.2.6

Gefahrenmelde- und Alarmanlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 545

6.2.7 Übertragungsnetze/Datentechnik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 556 6.3 Gebäudeautomation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 558 6.3.1

Mess-, Steuer- und Regelungstechnik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 558

6.3.2 Bus-Systeme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561 6.3.3 Gebäudeleitsystem. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 562 7 Förderanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 565 7.1 Aufzugsanlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 566 7.2 Fahrtreppen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585 8 Energiekonzepte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 587 8.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 588 8.2

Energiegesetzgebung Deutschland und EU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 588

X

Inhaltsverzeichnis

8.3 Gebäudeenergiebedarf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 592 8.3.1 Gebäudehülle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 592 8.3.2

Strombedarf für Gebäude. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 597

8.4

Integrierte Energiekonzepte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 598

8.4.1 Wärmebereitstellung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 598 8.4.2

Kältebereitstellung und -speicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 599

8.4.3

Stromerzeugung und -speicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 601

8.4.4 Gesamtsysteme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 606 8.5

Gebäudebetrieb und Monitoring. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 607

8.6 Wirtschaftlichkeitsberechnung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 610 8.7

Smart Home. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 614

Serviceteil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 617 Messeinheiten und Stoffwerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 618 Literatur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 620 Stichwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 623

1

Grundlagen 1.1

Behaglichkeit in Räumen  –  2

1.2

Trassen- und Leitungsführung  –  5

1.3

Technische Zentralen in Gebäuden  –  28

© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2019 D. Bohne, Technischer Ausbau von Gebäuden, https://doi.org/10.1007/978-3-658-21437-1_1

1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

2

Kapitel 1 • Grundlagen

1.1

Behaglichkeit in Räumen

Die von Menschen in Räumen empfundene Behaglichkeit wird durch die unterschiedlichsten Einflüsse bestimmt. Für die Planung und Beurteilung von heiz- und lufttechnischen Anlagen sind dies hauptsächlich: Wärmeaustausch zwischen Mensch und Raum, Aktivitätsgrad der jeweiligen Person, Wärmeleitwiderstand der Kleidung, Raumlufttemperatur, Luftgeschwindigkeit und Turbulenz, relative Luftfeuchte, Farbgebung des Raumes, psychische Faktoren, Beleuchtung, Geräusche.

------

Der menschliche Körper gibt durch eine unbewusst ablaufende Thermoregulation Wärme abhängig von der Umgebungstemperatur ab. Im Raum fühlt sich der Mensch behaglich, wenn die momentane Wärmeabfuhr der momentanen Wärmeproduktion entspricht. Der größte Teil der Wärmeabgabe des Menschen erfolgt durch Wärmeübergang durch Konvektion und Strahlung mit einem Anteil von ca. 63 % (siehe . Abb. 1.1). Durch Verdunstung und Atmung werden 37 % Wärme abgegeben. Die Wärmeabgabe ändert sich mit der tätigkeitsbezogenen Aktivität. Abhängig von der Tätigkeit reicht die Wärmeabgabe von 80 W/Person (Grundumsatz) bis über 300 W/Person. Die Wärmeabgabe wird nach DIN EN ISO  7730 in Metabolik-Rate (Einheit met) angegeben. In . Tab. 1.1 ist eine Übersicht der Wärmeabgabe nach verschiedenen Tätigkeiten angegeben. Um eine größtmögliche thermische Behaglichkeit herzustellen, reicht es nicht, die Wärmeproduktion nach Aktivitätsgrad und die Wärmeabfuhr des Körpers zu betrachten. Zur Beurteilung der thermischen Behaglichkeit betrachtet man die Luft- und Strahlungstemperaturen (Oberflächentemperaturen) in einem Raum, die Lufttemperatur und deren Verlauf über der Raumhöhe sowie die Luftgeschwindigkeit im Raum (Zugluftrisiko). Die subjektive Klimabewertung der Raumnutzer wird durch den Predicted Mean Vote, den so genannten PMV-Wert, angegeben. Die Zuordnung zu den thermischen Empfindungen lässt sich wie folgt wiedergeben (vergl. . Tab. 1.2) Aus dem PMV-Wert kann der zu erwartende Prozentsatz von Raumnutzern bestimmt werden, die mit den herrschenden raumklimatischen Verhältnissen nicht zufrieden sind. Diesen Wert bezeichnet man als Predicted Percentage of Dissatisfied (PPD-Wert). Selbst bei einem PMV-Wert von 0 ist der PPDWert immer noch 5 %, dies bedeutet, dass mind. 5 % der Raumnutzer mit dem Raumklima nicht zufrieden sind. Die Abhängigkeit von PPD-Wert und PMV-Wert nach DIN EN ISO 7730 ist in . Abb. 1.2 aufgetragen.

32 %

11 %

26 %

31 %

.. Abb. 1.1  Wärmeabgabe des Menschen (ca.): Atmung 11 %, Verdunstung 26 %, Strahlung 31 %, Konvektion 32 %

.. Tab. 1.1  Die gesamte Wärmeabgabe von Personen je nach Tätigkeit und Raumtemperatur Raumtemperatur (operativ)

20 °C

26 °C

Körperlich nicht tätig bis leichte Arbeit im Stehen (W/Pers.)

120

115

Mäßig schwere körperliche Tätigkeit (W/Pers.)

190

190

Schwere körperliche Tätigkeit (W/Pers.)

270

270

zz Raumtemperatur

Besonderen Einfluss auf die thermische Behaglichkeit haben unterschiedliche Oberflächentemperaturen im Raum und damit unterschiedliche Strahlungswärmeströme. Der unterschiedliche Strahlungswärmeaustausch kommt dann zustande, wenn im Raum von der mittleren Strahlungstemperatur der Umgebung abweichende einzelne Oberflächentemperaturen auftreten. Man bezeichnet das Maß für die Unterschiede der lokalen Verteilung der Strahlungswärmeabgabe mit dem Begriff Strahlungsasymmetrie. Die Strahlungs­asymmetrie ist insbesondere bei großen Flächenanteilen der Fassade mit niedrigeren inneren Oberflächentemperaturen und auch bei großen Heiz- und Kühlflächen im Raum (Deckenheizung/ Deckenkühlung, Wandheizung/Wandkühlung oder Fußbodenheizung/Fußbodenkühlung) zu beachten. In . Abb. 1.3

1

3 1.1  •  Behaglichkeit in Räumen

Predicted percentage of dissatisfied [PPD]

.. Tab. 1.2  Siebenstufige Klimabeurteilungsskala nach DIN EN ISO 7730

PPD [%]

PMV

Beurteilung

80 60

−3

kalt

40

−2

kühl

−1

etwas kühl

warme Decke kühle Wand

20

0

neutral (thermisch Behaglich)

1

etwas warm

2

warm

3

heiß

kühle Decke

10

warme Wand

5 4 3

100 80 60

2 1

40 30

0

5

10

15

20

25

30

35

[K]

.. Abb. 1.3  Anteil Unzufriedener (PPD) in Abhängigkeit von der Strahlungstemperaturasymmetrie (K) im Raum (optimale Bedingungen) für verschiedene Heiz- und Kühlsysteme als Flächentemperierung. Demnach kann die Strahlungstemperaturasymmetrie bei Kühldeckensystemen bis ca. 13,5 K betragen. Bei einer geringeren Komfortstufe (z. B. 10 % Unzufriedene) kann die Temperaturdifferenz noch höher ausfallen

20 15 10 8 6 5 4 -2,0 -1,5

-1,0

-0,5

0

0,5

1,0

1,5

2,0

15 °C

Predicted mean vote [PMV]

18 °C

.. Abb. 1.2  Bewertung der Behaglichkeitsbedingungen in Räumen mit dem Anteil Unzufriedener in Prozent (Predicted Percentage of Dissatisfied) (PPD-Wert) aufgetragen über dem Predicted Mean Vote (PMV-Wert)

ist für die verschiedenen Heiz- oder Kühlsysteme die Abhängigkeit des vorausgesagten Prozentsatzes unzufriedener Raumnutzer für 5 % als optimale Bedingung angegeben und die entsprechenden Strahlungstemperaturdifferenzen. Demnach sollte bei einer Heizdecke die Strahlungstemperaturdifferenz 11,5

.. Abb. 1.24  Vorwandinstallationen ersetzen Wandschlitze (siehe auch . Abb. 2.33, 2.34, 2.35 und 2.36)

Brandschutzes (feuerbeständige Ausbildung), des Wärmeschutzes (1/λ ≥ 0,07 m² · K/W) und der Schalldämmung (Flächengewicht ≥ 220 kg/m²) abgestimmt werden. Installationen an Außenwänden werden erleichtert.

-

Hinzu kommt, dass Vorwandinstallationen reparaturfreundlicher sind. Änderungs- und Modernisierungsmaßnahmen in Altbauten lassen sich ohne Eingriff in die tragende dämmende und abschottende Struktur eines Bauwerks vornehmen. Bei Vorwandinstallationen kann zwischen zwei Systemen gewählt werden: zu beplankende Montagerahmen mit Installationshohlraum, einzumauernde Montageblöcke (Montagebausteine).

-

Die vor einer Wand anzuordnenden Montagerahmen-Elemente bestehen aus Montagegerüsten zur Aufnahme bzw. Befestigung von Sanitärobjekten. Darüber hinaus ermöglicht die Gerüstkonstruktion eine flächige Beplankung mit z. B. feuchtigkeitsresistenten Gipskarton-Bauplatten (GKBl) von 12,5 mm in ein- oder besser zweilagiger Ausbildung, die anschließend verfliest werden kann. Systemhersteller verwenden auch systemintegrierte Platten, so z. B. Geberit 18 mm GIS Paneel (Gipskarton) bzw. Aquapaneel. Einige Systeme sind auf dahinter befindliche Massivwände angewiesen, um die Kraglasten wandhängender Becken (Wasch-, WC-, Bidetbecken) dort einzuleiten. Die Befestigung der Rahmen­ elemente auf der Rohdecke sollte so ausgebildet sein, dass keine Schallbrücke zwischen schwimmendem Estrich und Rohdecke entsteht. In Abhängigkeit von der Leitungsstruktur beträgt die Ausladung mindestens 16–23 cm, die Höhe etwa 1,10–1,20 m. Soll die Beplankung bis zur Decke durchgehen,

16-23

.. Abb. 1.25  Zweischalige Vorwandinstallation mit Rohrleitungsführung im Zwischenraum. Sanitärobjekte und Armaturen werden an Montagegerüsten befestigt. Die vorgeblendete Schale hat keine tragende Funktion und kann entsprechend dünn ausgebildet werden

kann z. B. ein Spiegelschrank oberhalb der Installationszone eingebaut werden. Andernfalls entsteht oberhalb der Montagegerüste ein Absatz, der als Stellfläche nutzbar ist (. Abb. 1.26). Nach diesem System können auch ganze Wände in Ständerbauweise (beplankte Metallständer und -riegel) erstellt werden, entweder raumhoch mit Installationsgegenständen (z. B. Waschtische oder WC-Becken) an beiden Seiten versehen oder als halbhohe, dreiseitig freistehende, mit Installationsgegenständen bestückte Wandteile in Form von Raumteilern. Die Mindestwanddicke von doppelwandig mit Gipskartonplatten beplankten Montagewänden bei Einschluss eines waagerecht geführten Abwasserrohres DN 100 beträgt 27 cm (siehe auch . Abb. 1.19). Der konstruktive Aufwand (und damit der Preis) ist von folgenden Faktoren abhängig: Installation der Montagewand vor einer Massivwand, einer Leichtbauwand oder freistehend. Schmalseitige Endung, Winkelformen. Montagehöhe: teilhoch (ca. 1,10–1,20 m) oder raumhoch.

--

Montageblöcke (Montagebausteine) sind speziell für eine Vorwandinstallation entwickelten flachbauenden Elemente in Plattenform und bestehen, je nach Fabrikat, aus Polyesterschaumbeton oder einer Materialkombination aus Metallrahmen, Streckmetalloberfläche und Dämmstoff (. Abb. 1.26 und 1.27). Dem jeweiligen Verwendungszweck entsprechend (z. B. als Anschlusselement für ein Waschbecken, Bidet, WCBecken usw.) sind sie mit Leitungsanschlüssen für Abwasser, Kalt- und Warmwasser, mit Armaturen und Befestigungsvorrichtungen für handelsübliche wandhängende Sanitärobjekte

18

Kapitel 1 • Grundlagen

1

Dauerelastische Fuge Kalt-und Warmwasserleitung

2 3

Montageblock

OK Absatz

Körperschalldämmende Matte / Platte

4

Schallgedämmte Aufhängung

OKFF

5 6 7

Fliesen im Dünnbett

ohne Ausmauerung und Wandfliesen dargestellt

15

8 9 10

Abwasserleitung

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Dauerelastische Fuge

.. Abb. 1.26  Vorwandinstallation mit Montageblöcken. Die Zwischenräume sind auszumauern. Wasserleitungen werden von oben herangeführt, Abwasser-Anschlussleitungen unterhalb der Elemente verlegt. Eine Anordnung von Wasser- und Abwasserleitungen jeweils in entgegengesetzten Raumecken vermeidet Rohrkreuzungen und damit größere Ausladungen

ausgerüstet. Soweit erforderlich, enthalten sie auch Wandeinbauarmaturen und -geräte wie Druckspüler, Spülkasten, Thermostatarmaturen usw. Die Elemente werden körperschallgedämmt an einer massiven Wand befestigt oder vor dieser auf höhenverstellbaren Fußstützen auf die Rohdecke gestellt. Die Ausladung beträgt ca. 15 bis 18 cm. Die Bauhöhe variiert zwischen etwa 90 bis 150 cm je nach Fabrikat und Objekt. Kalt- und Warmwasseranschlüsse werden nach erfolgter Elementmontage über obere Aussparungen der Elemente verlegt, Abwasserleitungen werden darunter hergeführt. Abschließend sind die Zwischenräume nebeneinander angeordneter Montagebausteine oberflächenbündig auszumauern. In zumeist 1,10–1,20 m Höhe entsteht ein der Ausladung entsprechender Absatz (anzustreben: 15 cm = Fliesenbreite), der als Ablage zu nutzen ist. zz Vorgefertigte geschosshohe Installationseinheiten

Vorgefertigte geschosshohe Installationseinheiten finden vorzugsweise in Gebäuden mit einer Vielzahl kleinerer Sanitärräume (Hotels, Reha-Kliniken, Krankenhäuser, Altenheime) Verwendung. Sie stellen eine Zusammenfassung von Steig- bzw. Fallsträngen, Abzweigen und Absperrarmaturen zu einem transport- und montagefähigen Bauteil dar, wobei der Grad der Vorfertigung sehr unterschiedlich sein kann. Die Hersteller bieten eine Reihe von Standardtypen an. Vorgefertigte Installationseinheiten sind preislich meist, jedoch nicht in allen Fällen, günstiger als konventionelle Installationen. Sie bieten den Vorteil einer verkürzten Montagezeit auf der Baustelle und tragen so dazu bei, die Gesamtbauzeit zu

.. Abb. 1.27  Vertikalschnitt durch einen Montageblock. Hier mit körperschallgedämmten Laschen unter Zwischenschaltung einer Dämmmatte an einer massiven Wand befestigt. Ein Aufstellen von Montageblocks auf eine Rohdecke mittels verstellbarer Füße ist ebenfalls möglich

verkürzen. In Bädern beispielsweise kann bei konventioneller Bauweise infolge der beengten Platzverhältnisse immer nur ein Handwerker arbeiten. Neun bis zehn Gewerke kommen nacheinander zum Einsatz und sind zu koordinieren. Hinzu kommt, dass bei vorgefertigten Elementen alle Gewerke in einer Hand liegen (Gewährleistung). Vom Aufbau her sind mehrere Typen vorgefertigter Installationseinheiten zu unterscheiden: Werkstattgefertigte Rohrleitungsbündel oder -pakete fassen horizontale und vertikale Rohrleitungsteile in einem montagefertigen Element zusammen, ggf. in Verbindung mit einem Montagegerüst aus Vierkantrohren, das auch zur Befestigung einer Verkleidung z. B. aus Gipskartonplatten oder Spanplatten herangezogen werden kann. Installationsblöcke aus Hartschaumleichtbeton mit integrierter Leitungsführung gibt es als geschosshohe Blöcke oder halbhohe Konstruktionen in Verbindung mit Aufsatzelementen (. Abb. 1.28). Elementierte Wandpaneele für Sanitärräume in Form raumhoher Kunststoffschalen mit integrierten Schrank­ einheiten und Ablagefächern lassen sich nach dem Baukastenprinzip zusammenstellen. Installationen werden im Bereich der rückwärtigen Montagegerüste verdeckt angeordnet. Die Sanitärobjekte sind zum Teil frei wählbar und austauschbar. Decke und Fußboden

-

19

17,5

1.2  •  Trassen- und Leitungsführung

.. Abb. 1.29  Hotelzimmereinheit mit industriell vorgefertigter Nasszelle aus Beton. Materialalternativen: Kunststoff, Mischbauweisen. Für eine ausreichende Zugänglichkeit der Vertikalinstallation und Anschlussleitungen ist zu sorgen. Sanitärzellen eignen sich vornehmlich für größere Objekte wie Wohnheime, Hotels oder Krankenhäuser, setzen aber eine frühzeitige Einbeziehung in die Planung voraus

-

Rohbau erfolgt mit Hilfe eines entsprechend auszulegenden Hebezeuges (Turmdrehkran, Autokran). Im Allgemeinen werden die Zellen geschossweise auf die fertiggestellten Rohdecken abgesetzt oder nachträglich durch ausreichend groß bemessene Montageöffnungen seitlich eingefahren. Stößt das Einbringen ungeteilter Sanitärzellen, sog. Kompakteinheiten, auf Schwierigkeiten, kommen ggf. elementierte Zellen in Betracht, deren einzelne Elemente durch Wandöffnungen (Türen, Fenster) eingebracht und an Ort und Stelle zusammengebaut werden. Für den Bodenbereich der Zelle stehen drei Ausbildungsvarianten zur Auswahl: Niveaugleicher Anschluss der Zellen-Bodenplatte an den Fußbodenaufbau des angrenzenden Raumes. Erforderlichenfalls muss die Oberkante Rohdecke im Zellenbereich tiefer liegen. Die Zelle wird ohne Bodenplatte geliefert, der Zellenboden wird bauseitig erstellt. Eine Schwelle überdeckt die Höhendifferenz zwischen mitgelieferter Bodenplatte und Fußboden des angrenzenden Raumes.

Da Sanitärräume nicht zu den Aufenthaltsräumen zählen, sind lichte Raumhöhen unter 2,50 bzw. 2,40 m zulässig. Die Gesamtabmessungen richten sich nach den Transportbedingungen. Für normalen LKW-Transport lässt die Straßenverkehrsordnung eine Breite über alles von max. 2,50 m zu. Breiten bis zu 3,30 m setzen Schwer- und Spezialtransporter voraus. Die Gesamthöhe der Ladung darf 4 m nicht überschreiten. Die Auslieferung per LKW ist auf eine ausreichend befestigte Zuwegung angewiesen. Meist werden auch Flächen für eine Zwischenlagerung benötigt. Das Einbringen in den

Hinsichtlich Konstruktion und Material sind drei Gruppen zu unterscheiden: Sanitärzellen in Beton-, Kunststoff- und in Mischbauweise. Bei Sanitärzellen in monolithischer Betonbauweise aus Normal- oder Leichtbeton sind die raumseitigen Oberflächen gefliest oder kunststoffbeschichtet. Die Ausstattung erfolgt mit handelsüblichen Sanitärobjekten und Armaturen. Die Wandstärken betragen i. d. R. 5–6 cm (F 30 ab 5 cm Dicke, F 90 ab 8 cm Leichtbeton bzw. 10 cm Normalbeton). Zusätzliche außenseitige Wandschalen erübrigen sich. Nebeneinander angeordnete Zellen ersetzen eine Trennwand und können den hierfür erforderlichen Schallschutz gem. DIN 4109 erreichen. Im Regelfall bedingen Sanitärzellen aus Beton beim statischen Nachweis der Decken nur einen gleichmäßig verteilten

.. Abb. 1.28  In die Wand einbezogene und vor die Wand gesetzte raumhohe Fertiginstallationseinheiten. Letztere bedingen besonders schmale Einlaufarmaturen (Wannenfüll- und Brausebatterien), die sich der knappen Raumecke anpassen

gehören im Regelfall nicht zum Lieferumfang der Hersteller. Bisher nur geringer Marktanteil. Industriell vorgefertigte Sanitärzellen sind raumbildende Einheiten aus fensterlosen Wänden, Decke und Bodenplatte mit innenseitig fertigen Oberflächen, einschließlich angeformter bzw. montierter Sanitärobjekte und Armaturen. Die Bodenplatte kann ggf. entfallen (. Abb. 1.30).

-

1

20

Kapitel 1 • Grundlagen

1 2 Installationsschacht

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

.. Abb. 1.30  Grundriss einer Kompaktzelle aus Kunststoff mit angeformten Sanitärobjekten, eingeschlossen in bauseitig erstellten Wänden

Zuschlag zur Verkehrslast. Die Zellendecken sind im Allgemeinen für eine Verwendung als verlorene Schalung ausgelegt. Eine Stapelung bis zu etwa 18 Zellen übereinander als selbsttragender Turm ist ebenfalls möglich. Ab ungefähr 65 mm bauseitiger Estrichhöhe kann der Bodenaufbau der Zelle der Höhe des angrenzenden Fußbodens angeglichen werden. Eine wirtschaftliche Mindestmenge ist bei etwa 25 Stück erreicht (Beispiel siehe . Abb. 1.29). Für Sanitärzellen in Kunststoffbauweise sind vornehmlich glasfaserverstärktes Polyesterharz (GFK) mit Sandwichkern, daneben auch Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polypropylen (PP) und Acryl die gebräuchlichsten Materialien. Die Lieferung erfolgt als Kompakteinheit, oder elementierte Zellen. Sanitärobjekte sind üblicherweise aus dem gleichen Kunststoffmaterial nahtlos angeformt. Elementierte, aus mehreren Teilen am Aufstellungsort zu montierende Zellen kommen in Betracht, wenn die Montagebedingungen ein Einbringen von Kompaktzellen nicht mehr zulassen. Auch sind elementierte Zellen bereits ab kleiner Stückzahl rationell einsetzbar. Wirtschaftliche Mindestmenge etwa: GFK-Zellen, kompakt: 100–150 Stück, GFK-Zellen, elementiert: 30 Stück, Acryl-Zellen, kompakt: 800 Stück, Acryl-Zellen, elementiert: 100–200 Stück.

---

Sanitärzellen in Kunststoffbauweise müssen i. d. R. mit abschließenden Wänden oder einer Außenbeplankung versehen werden.

Sanitärzellen in Mischbauweise sind kompakt oder elementiert aus den verschiedensten Werkstoffen (Faserzement, Gipskartonplatten, Spanplatten, Stahlbleche, Schichtstoffplatten usw.) mit oder ohne tragende Rahmenkonstruktion lieferbar. Die Zellen können komplett oder in einzelnen Elementen geliefert und montiert werden. Diese Bauweise eignet sich besonders für Modernisierungen von Altbauten mit der Möglichkeit, die Zellen an bauliche Besonderheiten von Altbauten anzupassen. Raumseitige Oberflächen werden je nach System gestrichen, kunststoffbeschichtet oder gefliest. Die Ausstattung erfolgt mit handelsüblichen Sanitärobjekten und Armaturen. Die außenseitigen Wandflächen bedürfen im Allgemeinen keiner zusätzlichen Verkleidung oder ähnlichen Maßnahmen. Die wirtschaftliche Mindestmenge beträgt etwa 25 Stück. Bei allen vorgefertigten Installationseinheiten sollte darauf geachtet werden, dass Deckendurchbrüche nachträglich ohne Schwierigkeiten zu schließen sind. Gut zugängliche Installationsleitungen erleichtern Reparaturen und spätere Ergänzungen. Thermisch bedingte Längenänderungen der vertikalen Rohrstränge und durch Abweichungen in den Geschosshöhen bedingte Maßtoleranzen müssen bei allen Systemen leicht ausgeglichen werden können. Die Vertikalinstallation kann sowohl vom örtlichen Installateur als auch vom Hersteller der Sanitärzellen ausgeführt werden (alles in einer Hand). In konventionellem Verfahren sind im Keller alle Anschlüsse an Steigstränge bzw. Fallrohre heranzuführen und die Abwasserinstallation über Dach zu lüften. Ausschreibungen vorgefertigter Sanitärzellen erfolgen zweckmäßigerweise in Form einer funktionellen Leistungsbeschreibung. Im Einzelnen sind frühzeitig folgende Punkte mit dem Auftragnehmer abzustimmen: Material und Konstruktion, Abmessungen, Anschlussfugen, Revisionsschächte und -öffnungen, Zargen­ausbildung, Oberflächenausbildung (Fliesen, Anstriche), Bodendetails, Sanitärobjekte, Armaturen, Heizung, Lüftung, Elektroinstallationen, Anforderungen an den Brand- und Schallschutz, Montageablauf und Terminstellungen. Um zu verhindern, dass Farbund Mörtelreste während der Ausbauphase in die WC-Becken gelangen, stellen einige Hersteller einbruchsichere Stahltüren zur Verfügung, die nach Abschluss der Arbeiten gegen die Originaltüren ausgewechselt werden. Von Fall zu Fall ist zu klären, ob normal entflammbare, schwer entflammbare oder nicht brennbare Baustoffe (z. B. in Hochhäusern) zugelassen bzw. vorgeschrieben werden. Alle Hersteller verfügen über ein besonders preisgünstiges Programm von etwa 20–30 durchkonstruierten Standardtypen. zz Rohrleitungen auf Decken

Während Wasser-, Warmwasser- und Gasleitungen vorwiegend vor Wänden (Vorwandinstallation) verlegt werden, z. T. auch noch in Wänden, haben die Anforderungen der EnEV bewirkt, dass für Anbindungsleitungen der Heizung zunehmend die Fußbodenebene gewählt wird. In Anspruch genom-

21 1.2  •  Trassen- und Leitungsführung

< 20

> 20

< 20

> 50 (20)

.. Abb. 1.31  Die Trassenbreite parallel geführter Leitungen sollte etwa 12 cm nicht überschreiten, mit statischer „Rückendeckung“ allenfalls 20 cm. Empfohlene Auflagerbreite zwischen Leitungsführungen: mind. 20 cm, zur Wand hin mind. 50 cm (20 cm in Fluren)

men wird die Dämmschicht unterhalb des schwimmenden Estrichs, siehe . Abb. 1.31. Das bedeutet für den Bauplaner (Architekt), dass die Höhe des erforderlichen Fußbodenaufbaus für ihn in der Entwurfsphase eine unbekannte Größe ist; i. d. R. selbst noch bei der Erstellung der Ausführungspläne im Maßstab 1:50. Gleichwohl hat die Höhe des Fußbodenaufbaues Konsequenzen z. B. in folgenden Bereichen: Geschosshöhe, Rohbautürhöhen, Fensterbrüstungen (Heizkörper), Treppenantritt/Treppenaustritt usw. Grob überschlägig bewegt sich die Höhe des Fußbodenaufbaues in Wohngebäuden zwischen 80 und 170 mm. Sicherheitshalber sind z. B. 170 mm anzusetzen, dieses würde in vielen Fällen zu einer vermeidbaren Erhöhung der Baukosten führen. Auch könnte in Einzelfällen ein höherer Aufbau erforderlich werden. Das Höhenmaß der Installationsebene zwischen Rohdecke und Estrich ist abhängig z. B. von folgenden Faktoren: Zu transportierendes Medium (hauptsächlich Heizungsvorlauf/-rücklauf). Verwendetes Rohrmaterial. Erforderliche Rohrdurchmesser. Erforderliche Maßnahmen für den Trittschallschutz gem. DIN 4109. Erforderliche Maßnahmen für den Wärmeschutz der Rohrleitungen und der Decke gem. EnEV und DIN 4108. Leitungskreuzungen soweit unvermeidbar (Zweirohrsysteme).

--

Geringe Konstruktionshöhen ergeben sich bei Decken zwischen Aufenthaltsräumen des gleichen Nutzers (z. B. Einfamilienhäuser) bei Vermeidung von Rohrkreuzungen. Größere Konstruktionshöhen werden erforderlich bei: Decken über Erdreich oder Außenluft (Wärmedämmung). Decken über fremden Aufenthaltsräumen (Trittschall-, Wärmedämmung).

-

Es empfiehlt sich, frühzeitig einen Fachingenieur für Technische Gebäudeausrüstung einzuschalten, um eine zeichnerische Darstellung der Installationstrassen (einen Rohrlei-

tungsverlaufsplan) für alle auf den Decken zu verlegenden Leitungen anfertigen zu lassen, um dann in Verbindung mit den erforderlichen schall- und wärmetechnischen Maßnahmen die Konstruktionshöhe des Fußbodenaufbaus festlegen zu können. Bei sehr knapp angesetzten Konstruktionshöhen sollte der tragende Untergrund auf Einhaltung der zu fordernden Toleranzen (Ebenheit) überprüft und gegebenenfalls Bedenken oder Reklamationen angemeldet werden. Nötigenfalls ist auf der Rohdecke vor Verlegung der Leitungen ein dünner ausgleichender Verbundestrich aufzubringen. Die Leitungen sollten möglichst geradlinig und wandparallel verlegt werden. Andernfalls ergibt sich beim Zuschnitt der Dämmplatten eine arbeitsintensive Stückelei. Für die zeichnerische Darstellung der Installationstrassen bieten sich die Schlitz- und Durchbruchpläne der Fachplaner an, die mit weiteren Angaben versehen (Arten, Nennweiten, Vermaßung) als Abrechnungspläne und Bestandspläne Verwendung finden können. Soweit möglich, ist der Verlauf von Rohrleitungen und anderen Installationen wie Kabel oder Isolierrohre kreuzungsfrei zu planen. Jede Rohrkreuzung hat eine erhebliche Vergrößerung der Fußboden-Konstruktionshöhe zur Folge. Eine Übersicht der in Betracht kommenden Leitungen enthält . Tab. 1.6. Heizungssträngen sollte gegenüber anderen Leitungen eine gewisse Priorität eingeräumt werden. Entwässerungsleitungen kommen für eine Unterbringung im Fußbodenaufbau i. d. R. wegen ihres großen Querschnittes und ihres Gefälles von 1–2 cm pro m nicht in Betracht. Hierfür sollten Vorwandinstallationen oder der Raum unter einer Wanne in Anspruch genommen werden. Nennweiten von Entwässerungs-Einzel-Anschlussleitungen: DN 40: Wasch-, Handwasch- und Sitzwaschbecken. DN 50: Spüle, Geschirrspüler, Dusch- und Badewanne (bis 2 m Leitungslänge), Waschmaschine (bis zu 6 kg Trockenwäsche), Bodenablauf DN 50. DN 70: Dusch- und Badewanne mit > 2 m Anschlussleitung, Bodenablauf DN 70. DN 80/DN 90/DN 100: WC, Deckenablauf DN 100 (Keller).

--

Weiteres zu Rohrleitungsführungen von Warmwasserheizungen im Wohnungsbau siehe unter ▶ Kap. 4 „Wärme- und Kälteversorgungsanlagen“. Rohrdurchmesser mit Dämmung sind in . Tab. 1.7 aufgeführt. zz Installationsführung in Skelettbauten

Die Möglichkeiten der Installationsführung in Skelettbauten stehen in einer Wechselbeziehung zum gewählten konstruktiven System. Ausgehend von den Technikzentralen (Heizung, Kühlung, Raumlufttechnik, Sanitär, Elektrik) gelangen die Rohrleitungen, Kabel und Luftkanäle über vertikale Installationsschächte in die Geschosse. Kabel- und Rohrinstallationen werden dabei in getrennten Schächten untergebracht (siehe . Abb. 1.32). In den Geschossebenen werden die In-

1

22

1 2 3 4 5 6

Kapitel 1 • Grundlagen

.. Tab. 1.7  Rohrdurchmesser unter Berücksichtigung der Wärmedämmung Rohrdurchmesser

DN 20

DN 22–35

DN 40–100

DN 100

Wärmeverteilung allgemein*

mm Dämmstoffdicke

20

30

DN

100

λ = 0,035

Gesamt-⌀

60

82–95

120–300

300

mm

Kälteverteilung

mm Dämmstoffdicke

6

6

6

6

λ = 0,035

Gesamt-⌀

32

34–47

52–112

112

mm

mm Dämmstoffdicke

6

6

6

6

λ = 0,035

Gesamt-⌀

32

34–47

52–112

112

mm

Leitungen im Fußbodenaufbau

* Leitungen und Armaturen in Wand- und Deckendurchbrüchen, in Kreuzungsbereich von Leitungen, an Leitungsverbindungsstellen und bei zentralen Leitungsnetzverteilern werden mit ½ der Anforderungen für Wärmeverteilungen gedämmt.

a

7 8 9 10

a

12

a-a

11

b

13 14 c

c

b

16

b-b

15

17 18 19 c-c

20

.. Abb. 1.33  Deckenaussparungen neben Stützen sind nur möglich, wenn sich dort keine Unterzüge kreuzen

21 22 23

.. Abb. 1.32  Installationsschächte werden bevorzugt in Gebäudekernen untergebracht. Diese nehmen Treppen und Aufzugsanlagen, oft auch Toilet­tenanlagen auf, also Räume und Einrichtungen mit kongruenten Grundrissen in allen Geschossen. Anzahl und Abstände der Gebäudekerne richten sich nach der zulässigen Länge der Fluchtwege. (Gem. Muster-BauO muss in max. 35 m Entfernung, von jeder Stelle eines Aufenthaltsraumes aus, ein Treppenraum erreichbar sein). Bei Skelettbauten übernehmen die in Ortbeton erstellten turmartigen Gebäudekerne oft die auf das Gebäude einwirkenden Horizontalkräfte

stallationen i. d. R. unterhalb der Decken verteilt und durch Deckenabhängungen verdeckt. Stark- und Schwachstromleitungen können innerhalb der Fußbodenkonstruktion, z. B. in einem Doppelboden oder in Fensterbankkanälen, zu den Arbeitsplätzen geführt werden. Aus klimatechnischer Sicht ist eine solche Abschirmung der Speichermasse einer Massiv-

23

LH mind. 2,75 m

1.2  •  Trassen- und Leitungsführung

r

.. Abb. 1.35  Der Raum oberhalb tiefer abgehängter Flurdecken kann als Hauptinstallationstrasse genutzt werden. Unterzüge bestimmen die Abhängehöhe. Sie können allenfalls kleinere Aussparungen erhalten. Die Deckenabhängungen sollten leicht demontierbar sein, um an die Installationen gelangen zu können. Innerhalb des Doppelbodens oberhalb der Rohdecke können Stark- und Schwachstromleitungen zu den Arbeitsplätzen geführt werden

S

r

S

r-r

s-s .. Abb. 1.34  Bei der Mehrzahl der Skelettbauten verlaufen mit den Stützen verbundene Unterzüge quer zur Außenwand und blockieren so alle Möglichkeiten, Deckenaussparungen (z. B. für Heizungsleitungen) sinnvoll hinter Außenstützen anzuordnen. Hierfür bieten sich Blindstützen an, die ab Binderabständen von etwa 7 m zum Anschluss der Fenster, gegebenenfalls auch von Trennwänden herangezogen werden können

decke aber eher unerwünscht (siehe auch Kap. 5 „Raumlufttechnik“). Bei der vertikalen Leitungsführung wird der Querschnitt eines Schachtes durch Anzahl und Außendurchmesser der Rohrleitungen und Luftkanäle einschließlich der Dämmstoffumhüllungen, unter Berücksichtigung von Abzweigungen und Armaturen bestimmt. Für Montage- und Wartungsmaß-

nahmen ist ein entsprechender Arbeitsraum zu berücksichtigen. Es empfiehlt sich, Anzahl, Platzierung, Zugänglichkeit und Abmessungen der meist platzaufwendigen Installationsschächte frühzeitig abzustimmen. Revisionsöffnungen bzw. abnehmbare Verkleidungen sollten wartungsfreundlich möglichst von Fluren aus zugänglich sein. Vertikal zu führende Leitungen außerhalb von Schächten sind auf unveränderlich übereinander angeordnete Bauteile angewiesen. Stützen erfüllen diese Bedingung, Trennwände i. d. R. nicht. Die Notwendigkeit, Stützen für Leitungsanbindungen in Anspruch zu nehmen, ergibt sich häufig für Heizungs-Vor- und -Rücklaufleitungen bei unter Fenstern angeordneten Heizflächen. Voraussetzung ist, dass keine querlaufenden Unterzüge (. Abb. 1.33 und 1.36) die Leitungstrasse abriegeln. In einem solchen Fall können evtl., bei ausreichend großen Binderabständen, schmale Blindstützen zwischen den tragenden Stützen vorgesehen und die Leitungen dahinter angeordnet werden (. Abb. 1.34). Für die horizontale Leitungsführung unter den Geschoss­ decken bilden Flurbereiche die Hauptversorgungstrassen mit seitlichen Verzweigungen und Anbindungen an vertikale Versorgungsschächte, . Abb. 1.35. Das Maß der Deckenabhängung ist abhängig vom Installationsgrad des Gebäudes und den Abständen der vertikalen Installationsschächte: mit zunehmender Länge der Kanäle und Leitungen vergrößern sich im Allgemeinen auch die Querschnitte. Bei Abwasserrohren ist das Gefälle zu berücksichtigen. Der größte Engpass befindet sich an den i. d. R. schmalen Öffnungen der vertikalen Installationsschächte. Höhe und Anordnung von Unterzügen behindern oder begünstigen das Verteilen der Installationsstränge. Durchfahrungen von Unterzügen sind nur in bestimmten Bereichen möglich (. Abb. 5.86, 5.87, 5.88 und 5.89) und in ihren Abmessungen beschränkt. Voluminöse Luftkanäle können i. d. R. nicht durch

1

24

Kapitel 1 • Grundlagen

1 2

4 5

Deckenunersicht

3

6 7

9 10

Schnitt

8

11 12 13

15 16 17 18 19 20 21 22 23

Grundriss

14

A

B

C

.. Abb. 1.36  Tragwerkstrukturen zweibündiger Verwaltungsgebäude in Skelettbauweise mit nicht tragenden Trennwänden. Installationstrassen: unterhalb der Geschossdecken (i. d. R. durch Deckenabhängungen verdeckt) und oberhalb der Rohdecken in Doppelböden. Als Hauptverteilerschiene bietet sich der Raum oberhalb einer im Flurbereich tieferen Abhängung an, mit seitlichen Abzweigungen. Hindernisse für vertikale und horizontale Leitungsführungen bilden Unterzüge. A Unterzüge relativ geringer Höhe in Gebäudelängsrichtung. Gut geeignet für horizontal und vertikal geführte Installationstrassen. B Unterzüge in Gebäudequerrichtung, hier mit einer dritten außermittigen Stützenreihe. Im Flurbereich wird eine tiefere Abhängung notwendig. Hinter Außenstützen ist keine vertikale Leitungsführung möglich. C Plattenbalkendecken ohne Mittelstütze bedingen hohe Balkenprofile und entsprechend tiefe Abhängungen. Horizontale Durchbrüche in den Balken sind zwar möglich, Installationen sind aber wegen der kleinen Abstände erschwert. Vertikale Leitungsführungen sind an Stützen möglich, wenn die Balken, wie hier, an den Stützen versetzt angeordnet werden. Vorteil: uneingeschränkte Freizügigkeit in der Raumaufteilung

Unterzüge hindurchgeführt werden. Die erforderliche Abhängehöhe in den Räumen kann nur objektbezogen unter Berücksichtigung der jeweiligen Tragkonstruktion und der unterzubringenden Kabel, Rohrleitungen und Lüftungskanäle festgelegt werden, was voraussetzt, dass die Installationsplanung bereits in einem frühen Entwurfsstadium einsetzt. Über das notwendige Maß hinausgehende Abhängungen vergrößern unnötig die Kubatur. Zu niedrige Abhängungen erschweren die Montage wie auch Reparaturen und Änderungen. Mindestabhängehöhe: etwa 30 cm. Für Gebäude mit Klima- bzw. Luft-

aufbereitungsanlagen kommen etwa 40–60 cm in Betracht, eventuell auch mehr. Bei einer Raumgröße von 50–100 m² beträgt lt. Arbeitsstättenverordnung für Arbeitsräume die lichte Raumhöhe mind. 2,75 m (bei überwiegend leichter oder sitzender Tätigkeit ggf. nur ≥ 2,50 m). Entsprechend den Raum­abmessungen werden meist größere Raumhöhen gewählt. Die Flure können eine geringere Höhe aufweisen. Sie sind im Regelfall als Fluchtweg auszubilden. Die horizontale Leitungsführung oberhalb von Geschoss­ decken/Bodenplatten in aufgeständerten Fußböden (Doppel-

25

h

1.2  •  Trassen- und Leitungsführung

.. Tab. 1.8  Baustoffe, z. B. Holzwerkstoffe, Dämmstoffe oder Verbundwerkstoffe, werden gem. DIN 4102-1 nach ihrem Brandverhalten in Klassen eingeteilt. Nicht brennbare Baustoffe der Klasse A 2 enthalten unerhebliche Mengen brennbarer Bestandteile wie z. B. Gipskartonplatten. Leicht entflammbare Baustoffe (B 3) dürfen nicht verwendet werden Baustoffklasse

Bauaufsichtliche Benennung

A

Nicht brennbare Stoffe

A 1

h

h-h

A 2

.. Abb. 1.37  Bei konventionellen Flachdecken (kopflosen Pilzdecken) können wegen der Konzentration der Bewehrung im Stützenbereich neben den Stützen nur kleine Deckenaussparungen (bis etwa 25/25 cm) vorgesehen werden. Profilstahlkränze mit Dübelleisten im schubbeanspruchten Deckenbereich ermöglichen auch mehrere bzw. größere Aussparungen unmittelbar neben der Stütze

böden oder Hohlraumestriche) ermöglichen ein hohes Maß an Flexibilität in der Leitungsführung und an Nachrüstmöglichkeiten. Dieses Installationsprinzip findet vorzugsweise für Kabel der Stromversorgung und Datenübertragung Verwendung in Räumen, in denen mit einem häufigen Wechsel von Geräten zu rechnen ist. zz Tragwerksystem und Leitungsführung

Tragwerke mit Unterzügen in Gebäudelängsrichtung erweisen sich als günstig für Installationsführungen. Die relativ geringe Höhe der Unterzüge bei üblichen Stützenabständen ermöglicht geringe Abhängehöhen. Vertikale Leitungen sind verhältnismäßig problemlos an Stützen anzuordnen (vgl. . Abb. 1.36). Bei querlaufenden Unterzügen bzw. Binderriegeln sind entsprechend tiefere Deckenabhängungen für längslaufende Installationen erforderlich. Innen an Außenstützen können Leitungen nicht befestigt werden, da Unterzüge den Leitungsweg versperren. Rippendecken sind nur bei größeren Spannweiten wirtschaftlich. Installationen sind unterhalb der Rippen anzuordnen. Durchfahrungen der eng nebeneinander liegenden Rippen sind nicht möglich. In Flachdecken (aus der Pilzdeckenkonstruktion hervorgegangene Deckenkonstruktion ohne sichtbare Unterzüge) sind im Stützenbereich, wegen der starken Konzentration der Schubbewehrung, nur kleine Aussparungen möglich. Neuentwickelte Stahlkranz-Konstruktionen zur Verstärkung der Bewehrung im Stützenbereich erlauben jedoch eine freizügigere Anordnung von Aussparungen. Weitere Einzelheiten zur Leitungsführung sind in den jeweiligen Kapiteln zu finden:

---

B

Brennbare Stoffe

B 1

schwer entflammbar

B 2

normal entflammbar

B 3

leicht entflammbar

Wärmeverteilernetze siehe ▶ Abschn. 4.4, Kälteverteilernetze siehe ▶ Abschn. 4.5, Luftkanäle siehe ▶ Abschn. 5.5.10, Niederspannungsanlagen siehe ▶ Abschn. 6.1.2.

zz Brandschutz in Leitungstrassen

Leitungstrassen, die Brandabschnitte überbrücken, müssen nach dem Bauordnungsrecht der Länder, einschließlich etwaiger Revisionsöffnungen usw., so beschaffen sein, dass eine Übertragung von Feuer oder Rauch ausgeschlossen ist. Eine besondere Gefährdung geht von Kunststoffrohren und Kabelisolierungen aus. Alle Kunststoffe sind brennbar. Brennende Kunststoffe können korrosive und/oder toxische Verbrennungsgase entwickeln. Bei Verbrennung von PVC wird beispielsweise Chlorwasserstoffgas freigesetzt, welches unter Feuchtigkeitseinwirkung (Löschwasser) als Salzsäure erhebliche Korrosionsschäden an Einrichtung, Gerät und Bauteilen verursachen kann. Neben der Brandschutznorm DIN 4102 sollten folgende von der ARGEBAU (Arbeitsgemeinschaft für das Bauwesen zuständiger Minister und Senatoren der Bundesländer) verfassten Muster-Richtlinien für das Bauaufsichtsrecht beachtet werden: MLAR – Muster Richtlinie über brandschutztechnische Anforderungen an Leitungsanlagen. Fassung November 2005. MSysBöR – Muster-Richtlinie über brandschutztechnische Anforderungen an Systemböden – Muster-Systembödenrichtlinie. Fassung September 2005. M-LüAR – Muster Richtlinie über die brandschutztechnischen Anforderungen an Lüftungsanlagen. Fassung September 2005.

-

Ab 3 Vollgeschossen müssen Installationsschächte für die vertikale Leitungsführung entsprechend der Anzahl der Gebäudegeschosse feuerwiderstandsfähig I 30 bis I 120 ausgebildet sein (siehe . Tab. 1.9, 1.10 und 1.11).

1

Kapitel 1 • Grundlagen

26

1 2 3 4 5

Feuerwiderstandsklasse

Feuerwiderstandsdauer in Minuten

Bauaufsichtliche Benennung

F 30

≥ 30

feuerhemmend

6

F 60

≥ 60

feuerhemmend

F 90

≥ 90

feuerbeständig

7

F 120

≥ 120

F 180

≥ 180

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

.. Tab. 1.10  Feuerwiderstandsklassen installationsrelevanter Bauteile gemäß DIN 4102-6, 9 und 11

.. Tab. 1.9  Bauteile, z. B. Wände, Decken, Treppen, werden nach ihrem Brandverhalten, entsprechend der jeweiligen Feuerwiderstandsdauer, unter festgelegten Prüfbedingungen als F 30–F 180 klassifiziert. Zu beachten ist, dass nur Bauteile in Feuerwiderstandsklassen eingestuft werden, keine Baustoffe. Durch den Zusatz A, B oder AB kann Bauaufsichtlich die Verwendung brennbarer bzw. nicht brennbarer Baustoffe zugelassen werden. Beispiel: F 90 A = feuerbeständig und aus nicht brennbaren Baustoffen

hochfeuerbeständig

Befinden sich in einem Installationsschacht nur nicht brennbare Leitungen mit nicht brennbaren Dämmungen, genügt es, die durch die Schachtwände hindurchzuführenden Leitungen voll einzumörteln. Geringe Mengen brennbarer Stoffe wie zum Beispiel Einlagen von Rohrschellen bleiben dabei außer Betracht. Befinden sich innerhalb des Schachtes jedoch brennbare Rohrleitungen, Dämmstoffe, Kabelisolierungen usw., sind gemäß DIN 4102-4. ▶ Abschnitt 8.6 in Höhe jeder Decke Abschottungen in Form eines mind. 20 cm dicken Mörtelvergusses erforderlich. (Alle Kunststoffrohre und Kabelisolierungen sind brennbar). Die den Mörtelverguss der Abschottung durchdringenden Leerrohre müssen bei einem max. Durchmesser von 12 cm mindestens 20 cm lang sein. Sie müssen nach dem Einziehen von Leitungen, oder falls sie nicht benutzt werden, mit Baustoffen der Klasse A (nicht brennbar) ausgestopft werden. Die Herstellung einer solchen Abschottung bereitet in der Praxis schalungstechnisch oft erhebliche Schwierigkeiten. Auch ist damit die Möglichkeit, weitere Kabel oder Leitungen zu verlegen, eingeschränkt. Horizontale Abschottungen in Höhe jeder Decke können entfallen, wenn alle brennbaren Leitungen am Eintritt in den Schacht durch Abschottungen gesichert werden, deren brandschutztechnische Eignung durch eine bauaufsichtliche Zulassung nachgewiesen wurde. Sofern elektrische Leitungen einzeln (nicht gebündelt) durch brandabschnittsbegrenzende Wände und Decken (Installationsschachtwände) geführt werden, reicht es aus, wenn die Öffnung mit mineralischem Mörtel verschlossen wird (vgl. Verwaltungsvorschrift zur BauO NW, angeführt in DIN 41029). Voraussetzung ist, dass die Leitungen nebeneinander mit ausreichendem Abstand verlegt sind und der verbleibende Öffnungsquerschnitt so groß ist, dass er auf Wand- bzw. Deckentiefe sicher verschlossen werden kann. Bei Durchfahrungen von Wänden und Decken mit gebündelten Leitungen/Kabeln kann auf bauaufsichtlich zugelassene

Gebäude mit 3–5 VG

Gebäude mit erhöhter Brandgefahr*

Installationsschächte und -kanäle

I 30–I 60

I 90–I 120

Lüftungskanäle, Lüftungsleitungen

L 30–L 60

L 90–L 120

Brandschutzklappen in Lüftungsleitungen

K 30–K 60

K 90–K 120

Rohrleitungen, Rohrabschottungen

R 30–R 60

R 90–R 120

Abschottungen von Kabeldurchführungen

S 30–S 60

S 90–S 120

feuerhemmend

feuerbeständig

* Hochhäuser, Garagen, Brennstofflagerräume u. a. m.

Abschottungssysteme zurückgegriffen werden. Die Schottmassen (Fasersilikat, Knetmassen, Mineralfasern) sind infolge ihrer plastischen Konsistenz einfach zu verarbeiten und erlauben es, zu einem späteren Zeitpunkt Auswechselungen oder Erweiterungen vorzunehmen, ohne bereits verlegte Leitungen (bei Stemmarbeiten) zu beschädigen. Für Kernbohrungen und kleinere Öffnungen (bis 500 cm²) bietet der Markt besonders einfach zu handhabende dämmschichtbildende Kitte und Schaumstoffe an. Die horizontale Verteilung der Leitungen erfolgt im Regelfall unterhalb der Decke zwischen Deckenabhängung und Rohdecke. Der Deckenhohlraum über Fluren wird in besonderem Maße für Installationsführungen herangezogen und die Abhängung dann entsprechend tiefer angeordnet. Hierbei werden Fragen der Brandsicherheit berührt, die planerisch von Architekt und Fachingenieur besonders zu beachten sind. Allgemein zugängliche Flure und Treppen gelten als Rettungswege. Die Wände notwendiger Flure sind gem. MusterBauO mindestens feuerhemmend auszubilden. Für Hochhäuser, Versammlungsstätten, Verkaufsstätten u. ä. Bauten besonderer Nutzung werden feuerbeständige Flurwände gefordert, die bis zur Rohdecke zu führen sind. Die Unterdecken müssen den „Richtlinien über brandschutztechnische Anforderungen an Leitungsanlagen“ (M-LüAR) der ARGEBAU entsprechen. Allgemein zugängliche Flure sind als Rettungswege von hohen Brandlasten3 freizuhalten. Hierunter ist Verbrennungsenergie zu verstehen, die flächen3

Angaben über die Verbrennungswärme elektrischer Leitungen enthalten: – die Richtlinie über brandschutztechnische Anforderungen an Leitungsanlagen, M-LüAR.

27 1.2  •  Trassen- und Leitungsführung

.. Tab. 1.11  In allen Bundesländern einheitlich vorgeschriebene Widerstandsklassen für Installationsschächte und Installationskanäle einschließlich ihrer Revisionsöffnungen In Gebäuden

Widerstandsklasse*

ab 3 Vollgeschossen

I 30

ab 6 Vollgeschossen

I 60

ab Hochhausgrenze

I 90

Bei besonderer Art der Nutzung der Gebäude

I 120

* Die Zahlen hinter dem Klassifizierungsbuchstaben I geben jeweils (analog den Feuerwiderstandsklassen anderer Bauteile) die Zeitdauer an, während der die Bauteile bei einem Brandversuch die gestellten Anforderungen erfüllen.

bezogen in Kilowattstunden ausgedrückt wird: kWh/m². Die Isolierung von einem Meter Kabel NYM 4 × 2,5 mm² setzt z. B. bei Verbrennung bereits 1 kWh frei. Die Verbrennungswärme von Abwasserrohren aus Kunststoff einer Nennweite von 100 mm liegt bei 6,4–17,8 kWh/m: PVCC nach DIN 19 538-10 = 6,4 kWh/m, PVC-U (V) nach DIN 19 531-10 = 7,75 kWh/m, PP nach DIN 19 560-10 = 11,8 kWh/m, PE-HD nach DIN 19 535-10 = 14,6–17,8 kWh/m.

---

Im Bereich von Rettungswegen (notwendige Flure, Treppenräume) sollten daher grundsätzlich nur Rohrleitungen aus nichtbrennbaren Materialien verwendet werden. Als unbedenklich gilt gem. M-LüAR eine Brandlast bis zu 7 kWh/m² im Deckenhohlraum eines Rettungsweges, resultierend aus brennbaren Stoffen wie Holz, Kabel mit halogenhaltigen Isolierungen oder Kunststoffrohren, sofern die Unterdecke aus nicht brennbaren Baustoffen mit geschlossener Oberfläche besteht, z. B. aus Stahlblech. Der Grenzwert verdoppelt sich auf 14 kWh/m², wenn die Brandlast ausschließlich aus halogenfreien elektrischen Leitungen/Kabeln besteht. Die Verbrennungswärme von halogenhaltigen und halogenfreien Isolierstoffen ist zwar nahezu gleich, halogenfreie Stoffe haben jedoch brandtechnisch einige Vorzüge: Sie sind selbstverlöschend, während PVC- und VPE-Isolierungen auch nach Fortfall einer Zündquelle von sich aus weiterbrennen. Sie brennen (bei Wärmezufuhr) raucharm, was eine Brandbekämpfung wie auch Rettungsmaßnahmen erleichtern und im Übrigen zu einer geringeren Raumverschmutzung führt. Giftige korrosive Halogenverbindungen entstehen bei einem Brand nicht.

-

Die meisten elektrischen Leitungen/Kabel sind allerdings mit den preisgünstigeren halogenhaltigen Isolierstoffen versehen, z. B. NYM und NYY.

Gegebenenfalls können diese Kabel auch mit Beschichtungen versehen werden, die diese Kabel schwer entflammbar machen, d. h. selbstverlöschend nach wenigen Sekunden (kein Weiterbrennen ohne direkte Feuereinwirkung). HCI-Dämpfe aus verbrennenden PVC-Isolierungen werden weitgehend neutralisiert. Bei höheren Brandlasten muss die Deckenabhängung in notwendigen Fluren (Rettungswegen) eine Feuerwiderstandsdauer von mindestens 30 Minuten (F 30) aufweisen, bei Gebäuden erhöhter Brandgefahr bis zu F 120 und zwar sowohl von unten als auch von oben (landesrechtliche Varianten). Die Anforderungen an die Ausbildung der Deckenabhängung können reduziert werden, wenn der Deckenhohlraum gesprinklert wird. Zu beachten ist, dass Deckenabhängungen unterbrechende Einbauten, wie Lüftungsöffnungen oder ungeeignete Einbauleuchten, die brandschutztechnische Wirkung einer Decke aufheben können. Gasleitungen sollten nicht oberhalb abgehängter Decken von allgemein zugänglichen Fluren/Rettungswegen angeordnet werden, da die gem. TRGI erforderlichen Öffnungen in der Abhängung (zur Belüftung des Hohlraumes) der Forderung nach einer rauchdichten Ausbildung der Abhängung entgegenstehen. Werden Lüftungsleitungen (Luftkanäle) oberhalb abgehängter Decken allgemein zugänglicher Flure angeordnet, kommen alternativ mehrere brandschutztechnische Maßnahmen in Betracht, dargestellt in . Abb. 5.96 und 5.97. Sofern elektrische Leitungen nicht oberhalb von Deckenabhängungen angeordnet werden (Kunststoffrohre sollten grundsätzlich ausgeschlossen sein), müssen sie, wenn sie durch allgemein zugängliche Flure geführt werden sollen, gem. MLAR wie folgt verlegt werden: in Doppelböden oder Hohlraumestrichen, in Installationskanälen F 30–F 90, in Wandschlitzen, abgedeckt mit mind. 15 mm dickem mineralischen Putz auf nicht brennbarem Putzträger oder mit gleichwertiger Abdeckung, einzeln voll eingeputzt.

--

Rohrleitungen, die (einschl. eventueller Dämmstoffe) aus nicht brennbaren Baustoffen bestehen, dürfen auch offen verlegt werden. Dabei bleiben brennbare Dichtungs- und Verbindungsmittel unberücksichtigt, ebenso wie brennbare Rohrbeschichtungen bis zu 0,5 mm Dicke. Doppelböden und Hohlraumestriche (. Abb. 6.57, 6.58 und 6.59) in Rettungswegen entsprechen der bauaufsichtlichen Grundforderung (MbauO §  17) nach ausreichenden Vorkehrungen gegen Übertragung von Feuer und Rauch, sofern die MLAR berücksichtigt wird: Diese Musterrichtlinie über brandschutztechnische Anforderungen an Doppelböden und Hohlraumestriche nennt folgende Bedingungen: Hohlraumestriche dürfen bis zu 20 cm hohe Hohlräume haben (was den üblichen Abmessungen entspricht). Trennwände mit Anforderungen an raumabschließende Feuerwiderstandsfähigkeit (Wände allgemein zugäng-

-

1

Kapitel 1 • Grundlagen

28

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

licher Flure, Trennwände zu anderen Nutzungseinheiten) sind von der Rohdecke aus hochzuführen. (Unter bestimmten Bedingungen können sie auch auf den Hohlraumestrich aufgesetzt werden). Für Doppelböden (Bodenplatten auf Ständern) einer lichten Hohlraumhöhe bis 20 cm gelten die vorgenannten Anforderungen sinngemäß. Bei größeren lichten Hohlraumhöhen muss in allgemein zugänglichen Fluren die Konstruktion von unten F 30 entsprechen und die Platten in wesentlichen Teilen aus nicht brennbaren Baustoffen (F 30-AB) bestehen. Raumabschließende Flurwände sind bei Doppelböden stets auf die Rohdecke aufzusetzen.

-

Für Rettungswege, an denen insgesamt nicht mehr als 10  Wohnungen oder andere Nutzungseinheiten von max. 100 m² liegen, gelten gem. „Richtlinien über brandschutztechnische Anforderungen an Leitungsanlagen“ (MLAR) Erleichterungen, die hier nicht angeführt werden. Elektrische Leitungen von Sicherheitseinrichtungen dürfen im Brandfalle nicht vorzeitig ausfallen. Hierunter fallen: Brandmeldeanlagen, Anlagen zur Alarmierung von Personen, Sicherheitsbeleuchtung, Personenaufzüge mit Evakuierungsschaltung, Feuerwehraufzüge, Wasserdruckerhöhungsanlagen zur Löschwasserversorgung, Anlagen zur Abführung von Rauch und Wärme, Brandschutzklappen. Die dorthin führenden Leitungen sind vor Brandeinwirkung besonders geschützt zu verlegen, z. B. in Kanälen aus hochfeuerbeständigen Platten oder auch auf der Rohdecke unterhalb eines ausreichend dicken mineralischen Estrichs. 1.3

Technische Zentralen in Gebäuden

Für Gebäude sind unterschiedliche Räume und Technische Zentralen erforderlich. Bei kleineren Gebäuden werden häufig lediglich ein Hausanschlussraum und ein Platz für einen Wärmeerzeuger erforderlich, bei größeren Gebäuden werden teilweise erhebliche Flächen für Technische Zentralen und Schächte notwendig. Für mehrgeschossige Wohngebäude, Geschäfts-, Büro- und vergleichbare Gebäude empfiehlt es sich, gem. DIN 18 012 „Hausanschlussräume“, alle Ent- und Versorgungsleitungen in einen zur Straße hin orientierten, an einer Außenwand gelegenen Kellerraum einzuleiten, um dort alle wichtigen Kontroll-, Zähler- und Absperrarmaturen zu konzentrieren. Bei größeren Bauvorhaben wird elektroseitig evtl. ein separater Raum erforderlich. Eine Schwelle im Zugang zum ElektroAnschlussraum empfiehlt sich dann, um Überflutungen der Elektroeinrichtungen bei Leckagen oder Rohrbrüchen zu verhindern bzw. einzuschränken. In Ein- und Zweifamilienhäusern steht für Hausanschlüsse i. A. kein gesonderter Raum zur Verfügung; es sollte jedoch

sinngemäß verfahren werden. Gemeinsam auf einer Raumseite liegen: Wasserleitung mit Zähler, erforderlichenfalls mit Wasserbehandlungsanlage, Druckerhöhungsanlage. Gasleitung mit Hauptabsperrvorrichtung und Zähler, zweckmäßigerweise nicht unterhalb der Wasserleitung (abtropfendes Kondenswasser). Fernwärmeleitung mit Übergabestation, einschließlich der erforderlichen Pumpen, Wärmetauscher, Regelanlagen.

-

Auf der gegenüberliegenden Raumseite befinden sich: Starkstromkabel mit Haus-Anschlusskasten (sofern nicht ein Freileitungs-Anschluss über Dachständer vorgenommen wird). Dazu ggf. Zähler und Steuergeräte. Fernmeldekabel mit APL (Anschlusspunkt des Leitungsnetzes, früher „Endverzweiger“). BK-Kabel (Breitband-Kommunikationsnetz/Kabelfernsehen) mit Übergabepunkt, ggf. mit Verstärker. Eine gemeinsame Einführung mit dem Fernmeldekabel ist möglich. Anschlussfahne für den Fundamenterder zum Anschluss an die Potentialausgleichsschiene, die mit allen metallischen Rohren und Leitungen verbunden ist. Im Fußboden des Hausanschlussraumes sind ggf. Revisionsschächte der Entwässerungsgrundleitungen vorzusehen. Abwasserhebeanlagen, soweit erforderlich, können ebenfalls in diesem Bereich untergebracht werden. Ist das Gebäude nicht unterkellert, sollte im Erdgeschoss für Hausanschlüsse ein entsprechender Raum/Platz vorgesehen werden. Einzelheiten sind mit den zuständigen Institutionen abzustimmen: dem Wasserwerk, dem Kanalbauamt (Tiefbauamt), dem Gasversorgungsunternehmen, dem Fernwärmeversorgungsunternehmen bzw. der jeweils entsprechenden Abteilung der Stadtwerke, dem Elektroversorgungsunternehmen, der Telekom AG oder anderen Netzbetreibern.

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Hausanschlussräume (. Abb. 1.38) sollten an der Außenwand liegen, durch die die Anschlussleitungen und -kabel eingeführt werden. Art, Durchmesser und Lage der in der Außenwand vorzusehenden Mantelrohre für die Leitungseinführungen sind mit dem jeweiligen Versorgungsunternehmen abzusprechen. Die Einführung von Versorgungsleitungen in Kellerräume sollte in etwa folgender Tiefe unter Geländeoberfläche erfolgen: Starkstrom 0,60–0,80 m, Telefon, Kabelfernsehen 0,50–0,60 m, Gas 0,50–1,00 m, Wasser 1,20–1,50 m, Fernwärme 0,60–1,00 m.

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1

29 1.3  •  Technische Zentralen in Gebäuden

-

--

In Nichtwohngebäuden können individuelle, mit den Versorgungsunternehmen abgestimmte Ausführungen vorgesehen werden. Für den Planungsprozess großer Gebäude (Nichtwohngebäude) ist es wichtig, möglichst frühzeitig den notwendigen Flächenbedarf für die Technikzentralen festzulegen. Da im Stadium der Vorplanung detaillierte technische Berechnungen und Aufstellungsplanungen nicht vorliegen, kann mit

1,80 1,80

2,00

0

2,0

2,00

Mindestabstand zwischen Leitungsteilen der einzelnen Versorgungsstränge: 30 cm als Sicherheitsabstand und als Raum für Reparaturen. Zwischen Einführungen von Fernmeldeleitungen und anderen Versorgungsleitungen sieht die FTZ 731 TR1 mind. 50 cm vor. Freie Durchgangshöhe unter Leitungen: mindestens 1,80  m. Vorgegebene Raumgröße gem. DIN 18 012: ab 1,80/2,00 m. Vor Anschluss- und Betriebseinrichtungen sind Bewegungsflächen von ≥ 1,20 m Tiefe vorzusehen. Hausanschlussräume dürfen nicht als Durchgang zu weiteren Räumen dienen. Türgröße: mindestens 0,65/1,95 m. Eine Lüftungsmöglichkeit ins Freie ist vorzusehen. Bei Fernwärmeanschluss muss die Lüftung ständig wirksam sein. Die Raumtemperatur darf 0 °C nicht unter- und 30 °C nicht überschreiten (Trinkwassertemperatur max. 25 °C). Falls dies nicht sichergestellt werden kann, ist für die Übergabestation ein eigener Raum einzurichten. Die Forderung der DIN 18 012 nach einer ständig wirksamen Entwässerungsmöglichkeit (z. B. Bodenablauf) lässt bei ungünstigen Vorflutverhältnissen eine Hebeanlage erforderlich werden. Die DIN 18 012 sieht für Wohngebäude vor: Nichtunterkellerte Einfamilienhäuser können Hausanschlussnischen erhalten, die alle o. a. Anschlusseinrichtungen aufnehmen. Nischenrichtmaße: 0,875/2,00 m bei 0,30 m Nischentiefe (detaillierte Beschreibung). Entfernung zur Außenwand: max. 3 m. Gebäude mit bis zu 4 Wohneinheiten können eine Hausanschlusswand erhalten (mind. 6 cm dick, nicht brennbar), die in Verbindung mit der Außenwand steht, durch die die Anschlussleitungen geführt werden. Raumhöhe mind. 2,00 m. Ein Hausanschlussraum, der sich an der Außenwand mit den Durchführungen der Anschlussleitungen befindet, wird ab 5 Wohneinheiten erforderlich. Die Anordnung aller Anschluss- und Betriebseinheiten an einer Wand (Strom und Telekommunikation neben Gas/Wasser/ Fernwärme) ist unter bestimmten Bedingungen möglich. Die Raumgröße ist den erforderlichen Betriebseinrichtungen entsprechend vorzusehen bei folgenden Mindestabmessungen: Raumtiefe und -höhe: jeweils ≥ 2,00 m. Raumbreite: ≥ 1,50 m bei Belegung von nur einer Wand. ≥ 1,80 m bei Belegung gegenüberliegender Wände.

0

3,5

.. Abb. 1.38  Größe von Hausanschlussräumen; Anhaltswerte gem. DIN 18 012. Bei einer größeren Anzahl von Wohneinheiten oder höheren Anschlusswerten sind die Raumabmessungen mit den betreffenden Versorgungsunternehmen abzustimmen

Hilfe der VDI 2050-1 eine Abschätzung erfolgen. Die Richtlinie gibt Hinweise für: Ermittlung des Flächenbedarfes der Technikzentralen. Strukturelle Anordnung der Technikzentralen im Gebäude.

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Es kommen folgende Zentralen in Betracht: Sanitärtechnik meist nur die Wassereinspeisung, Filterung und Verbrauchserfassung; Für Küchen, Pflegeheime und Krankenhäuser außerdem Abwasserund Wasseraufbereitung sowie Trinkwassererwärmung, Feuerlöschtechnik (Sprinklerung mit Wasserbevorratung, Ventilstationen und Pumpen), Wärmeerzeugung (Aufstellung, Brennstoffbevorratung), Kälteerzeugung (Kältemaschinen, Kühldecken, Verteiler), Raumlufttechnische Zentralen, Elektrotechnik, bei Anschlussleistungen > 280 kVA; Technikflächen für Trafos, Mittel- und Niederspannungshauptverteilung; ≤ 280 kVA Technikflächen nur für Niederspannungshauptverteilung, MSR und Gebäudeautomation bei den jeweiligen Technikflächen berücksichtigt, Elektro- und Datenverteilerräume auf den Ebenen, Maschinenräume für Aufzüge. Die Anordnung von Zentralen (. Abb. 1.39) erfolgt möglichst nach dem Lastschwerpunkt. Dies bedeutet beispielsweise, dass eine Lüftungszentrale in der Nähe der Verbraucher unterzubringen ist, um unnötige Transportwege und hohen Energieverbrauch für Ventilatoren zu vermeiden. Auch bei wasserführenden Anlagen gilt immer, die Transportwege möglichst kurz zu halten. Für eine erste Abschätzung der gesamten Technikflächen für ein Gebäude sind in der VDI 2050-1 unterschiedliche Nutzungstypen angegeben: Verwaltungsgebäude, Einzelhandel und Küchen. Für die typischen Ausstattungen (ohne Raumlufttechnik, mit Raumlufttechnik und häufig angesetzten spe-

30

Kapitel 1 • Grundlagen

Aufzug

1

HZ

RLT

ELT

KT

RKW

2 Schornstein

3 4

Aufzug

Schacht

Daten UV

KT

RLT

5

ELT UV

6

Daten

7

Sprinkler

8

11 12 13

RKW

Aufzug

TEL

250 HSE ohne RLT

200

TBA | KD

150

800

400

15

50

200

3

19 20 21 22 23

9

15

21

27

33 39 45 51 Bruttogrundfläche in 1000 m²

3

15

9

21

27

33 39 45 51 Bruttogrundfläche in 1000 m²

.. Abb. 1.40  Gesamte Technikfläche für Verwaltungsgebäude ohne Raumlufttechnische Anlage nach VDI 2050-1; TBA: Thermische Bauteilaktivierung; KD: Kühldecke; HSE: Heizung, Sanitär, Elektro; RLT: Raumlufttechnik

.. Abb. 1.41  Gesamte Technikflächen für Verwaltungsgebäude mit RLT-Anlagen = 6 m³/h * m² nach VDI 2050-1

zifischen Luftmengen) findet man die Summe der notwendigen Flächen (siehe . Abb. 1.40, 1.41 und 1.42). Für eine detaillierte Ermittlung stehen für die verschiedenen Zentralen eigene Diagramme zur Verfügung; siehe VDI 2050-1: Sanitär- und Löschzentralen, Wärmeerzeugerzentralen, Raumlufttechnikzentralen, Kältezentralen, Elektrozentralen, Fernmelde- und Informationstechnik/Brandmeldeanlagen, Gebäudeautomation, Aufzüge.

Technikfläche in m²

16

HLSKE RLT-Zentrale V = 6 m³/(h*m²)

600

100

18

ELT

1000

14

17

Daten

SAN

Technikfläche in m²

10

KT

.. Abb. 1.39  Anordnung von Technikzentralen in Gebäuden (VDI 2050-1). Die Standardvarianten sind grau hinterlegt. SAN – Sanitärtechnik einschließlich Hausanschlussraum, HZ – Heizungstechnische Anlagen, RLT – Raumlufttechnische Anlagen, KT – Kältetechnik, RKW – Rückkühlwerk, ELT – Trafo, Niederspannungshauptverteilung, Netzersatzanlage, Daten: MSR, Gebäudeautomation, Brandmeldeanlage, Einbruchmeldeanlage, Fernmelde- und IT-Technik, TEL – Telefon

Technikfläche in m²

9

HZ

RLT

Schacht

-----

400 HLSKE RLT-Zentrale V = 12 m³/(h*m²)

300 200 100 1

2

3

4

5

6 7 8 9 Bruttogrundfläche in 1000 m²

.. Abb. 1.42  Gesamte Technikflächen für Einzelhandel mit RLT-Anlagen = 12 m³/(h ∙ m²) nach VDI 2050-1

31

Sanitärräume 2.1

Wirtschafts- und Sanitärräume in Wohnungen  –  32

2.1.1 2.1.2 2.1.3

Küchen – 32 Hausarbeitsräume – 42 Bad- und WC-Räume – 45

2.2

Öffentliche und gewerbliche Sanitäranlagen  –  62

2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4

Sanitärräume in Arbeitsstätten und Arbeitsplätzen  –  64 Sanitärräume in Versammlungsstätten – 67 Sanitärräume in Schulen und Kindergärten  –  69 Barrierefreie Sanitärräume in öffentlich zugänglichen Gebäuden  –  70

© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2019 D. Bohne, Technischer Ausbau von Gebäuden, https://doi.org/10.1007/978-3-658-21437-1_2

2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

32

Kapitel 2 • Sanitärräume

2.1

Wirtschafts- und Sanitärräume in Wohnungen

Sanitärräume in Wohngebäuden dienen der Hygiene und Körperpflege, aber auch der Nahrungszubereitung und Ausführung von Hausarbeiten. In diesen Räumen sind die Sanitäreinrichtungen sowie die Ver- und Entsorgungsinstallationen für Gas, Wasser und Abwasser untergebracht. Für Sanitärräume in Wohngebäuden gelten mit den Stellflächen für die Sanitäreinrichtung und den für die Benutzung benötigten Bewegungsflächen sowie Abständen bestimmte Anforderungen an den Flächenbedarf. Zu berücksichtigen sind Planungsgrundlagen der Normung und Bestimmungen in den Bauordnungen. Wichtige Planungsgrundsätze enthalten DIN 18 040-2 „Barrierefreies Bauen – Planungsgrundlagen – Teil 2: Wohnungen“, VDI 6000-1 „Ausstattung von und mit Sanitärräumen – Wohnungen“ sowie die ersatzlos zurückgezogene DIN 18 022 „Küchen, Bäder und WCs im Wohnungsbau, Planungsgrundlagen“. 2.1.1

Küchen

21

Die uns heute noch vertraute monofunktionale Arbeitsküche hat ihre Wurzeln in der 1926 von der Wiener Architektin Schütte-Lihotzky entworfenen „Frankfurter Küche“, die damals unter ergonomischen Gesichtspunkten entwickelt wurde und dazu diente, die Arbeitsabläufe in der Küche zu rationalisieren. Küchen im Mietwohnungsbau entsprechen i. d. R. noch heute den Grundzügen dieser Konzeption, als ein vom Wohnraum abgetrennter Arbeitsbereich, mit oder ohne Essplatz, in dem die Einrichtungselemente unter funktionalen Aspekten auf möglichst kleiner Fläche einzeilig, zweizeilig, U-förmig, L-förmig oder G-förmig angeordnet werden (. Abb. 2.1). Seit einigen Jahren hat sich die Vorstellung vom Leben und Arbeiten in den eigenen vier Wänden jedoch drastisch gewandelt. Kochen hat zunehmend den Stellenwert eines geselligen, entspannenden und kreativen Hobbys. Die Küche ist oftmals der meist genutzte Raum einer Wohnung. Dies hat Auswirkungen auf die Ausstattung und Gestaltung der Küche, die sich als multifunktioneller Aufenthaltsraum etabliert, der oftmals räumlich mit dem Ess- und Wohnbereich verbunden ist. Besonders bei individuell geplanten Eigenheimen rückt die „offene Küche“ häufig ins Zentrum der Grundrisse und ist Ausdruck des persönlichen Lebensstils.

22

zz Anordnung im Grundriss

12 13 14 15 16 17 18 19 20

23

Innerhalb einer Wohneinheit sollten die Sanitärräume nach Möglichkeit so angeordnet werden, dass die Erschließung über gemeinsame Ver- und Entsorgungsleitungen (Trinkwasser, Warmwasser, Entwässerung, ggf. Lüftung) erfolgen kann. Bei mehrgeschossigen Gebäuden ist es sinnvoll, diese

Räume übereinander zu platzieren. Zweckmäßig ist die Anordnung der Küche an einer gemeinsamen Wand mit dem Bad und falls vorhanden dem Hausarbeitsraum, um den Installationsaufwand und die Verteilverluste bei der Warmwasserversorgung zu minimieren. Ist der Essplatz nicht in die Küche integriert, sollte er jedoch möglichst an den Kochbereich angrenzen um lange Wege zu vermeiden. Außerdem ist die räumliche Nähe der Küche zum Eingangsbereich und zum Vorratsraum der Wohnung von Vorteil, damit auf direktem Weg die Einkäufe verstaut werden können. Die optimale Ausrichtung der Küche nach der Himmelsrichtung, und damit die natürliche Belichtung des Raumes, hängen von den individuellen Nutzungszeiten und Nutzungsgewohnheiten der Bewohner ab. Eine Anbindung der Küche an den Garten, Terrasse oder Balkon wird i. d. R. gewünscht. zz Bauliche Ausbildung von Küchen

Die Größe der Küche bemisst sich an den räumlichen Gegebenheiten, der Anzahl der Nutzer und den individuellen Nutzungsanforderungen. Eine Grundfläche von 6 m² bzw. eine Lauflänge von 3,3 m sollten jedoch nicht unterschritten werden. Ist ein Essplatz in der Küche vorgesehen, muss die Grundfläche entsprechend größer bemessen werden. Die Breite eines Küchentisches beträgt i. d. R. 80 cm, die Breite eines Sitzplatzes 60 cm bei einer Tiefe von mindestens 80 cm. Küchen zählen gemäß der Musterbauordnung (MBO) zu den Aufenthaltsräumen. Sie müssen im Allgemeinen über eine lichte Raumhöhe von mindestens 2,40 m verfügen und durch ins Freie führende Fenster (Rohbaumaß der Fensteröffnung: mind. 1/8 der Nettogrundfläche des Raumes) ausreichend belichtet und belüftet werden. Baurechtlich sind auch fensterlose Küchen zulässig, sofern eine wirksame Lüftung sichergestellt ist. Dies findet jedoch kaum Akzeptanz bei den Nutzern und sollte auf absolute Ausnahmefälle beschränkt werden. Verläuft die Arbeitsplatte vor dem Küchenfenster muss die Brüstungshöhe, bedingt durch die Aufbauhöhe der Unterschränke und Arbeitsplatte, u. U. abweichend von den übrigen Fenstern der Wohnung, angepasst werden. Abgestelltes Geschirr und Geräte, ggf. auch Zapfarmaturen erfordern darüber hinaus bestimmte Fensterformen und -konstruktionen (. Abb. 2.2). Küchentüren sollten eine lichte Durchgangsbreite von mind. 80 cm bei einer Durchgangshöhe von 210 cm aufweisen. Bei Anforderungen an eine rollstuhlgerechte Nutzung muss die lichte Breite ≥ 90 cm betragen. Ein Abstand der Küchenmöbel zur Türzarge von mind. 10 cm sollte eingehalten werden. Küchenwände und -decken erhalten üblicherweise einen wasserdampfabsorbierenden Putz. Alle mineralischen Putzarten sind dabei gleichermaßen geeignet. Dichte, feuchtigkeitssperrende Anstriche sind nicht zu empfehlen. Die Ni-

2

33

Zweizeilige Küche

≥ 120

Einzeilige Küche

≥ 120

2.1  •  Wirtschafts- und Sanitärräume in Wohnungen

A

B

C

.. Abb. 2.2  Varianten von Küchenfenstern: A Dreh-Kipp-Flügel, B Dreh-KippFlügel mit feststehendem Element, C Schwingflügel

G-Küche

L-Küche

U-Küche

Küche mit Koch-/Spülinsel

.. Abb. 2.1  Standardstrukturen von Küchen. Das Grundelement ist die Herd-Spülen-Kombination, die i. d. R. eine Raumseite einnimmt

sche zwischen den Ober- und Unterschränken, im Bereich von ca. 0,8 m bis 1,7 m über OKFF (abhängig von der Möblierung), werden die Wandflächen üblicherweise mit keramischen Fliesen, aber auch mit bedruckten Sicherheitsgläsern oder dekorgleichen Werkstoffen wie die Arbeitsplatte versehen. Dies schützt die Wand vor mechanischer Beanspruchung und Spritzwasser und lässt sich leicht reinigen. Die Nischenbekleidung sollte so angebracht werden, dass die Oberschränke den oberen Rand der Bekleidung ca. 5 cm überdecken und 5 cm hinter einem anschließenden Hochschrank aufhören. Eine eventuell höher gehängte Dunstabzugshaube muss bei der Planung berücksichtigt werden (. Abb. 2.3). Der Übergang von den Wänden zu den Arbeitsflächen muss sorgfältig abgedichtet werden. Für den Fußboden sollte eine robuste, wasserbeständige Oberfläche gewählt werden, die leicht zu reinigen, rutschfest und säurebeständig ist (Bodenfliesen, Linoleum o. ä.). Die Verlegung sollte von Wand zu Wand erfolgen und nicht nur bis zum Küchensockel. Die Fugen von Bodenbelägen sind aus hygienischen Gründen zu versiegeln. zz Küchenformen und Arbeitsbereiche

Im Handel erhältliche Küchenkombinationen werden von den Herstellern als Küchenzeilen, Modul- oder als Einbauküchen angeboten.

.. Abb. 2.3  Die Nischenverkleidung sollte so angebracht werden, dass die Oberschränke den oberen Rand der Bekleidung ca. 5 cm überdecken und 5 cm hinter einem anschließenden Hochschrank aufhört

Küchenzeilen, auch als Küchenblöcke bezeichnet, sind vorgefertigte Zusammenstellungen von Möbeln und Geräten zur Ausstattung einer Küchenwand. Diese Systeme bestehen i. d. R. aus Unter- und Oberschränken, einer Arbeitsplatte mit Einbauspüle und abhängig vom Ausstattungsgrad, den erforderlichen elektrischen Haushaltsgeräten. Die Abmessungen variieren üblicherweise im Bereich von 1,5 bis 3,1 m Lauflänge. Modulküchen bestehen aus einzelnen Elementen, die nicht durch eine Arbeitsplatte verbunden sind. Sie weisen ein hohes Maß an Flexibilität auf, da sie im Baukastenprinzip nach individuellem Bedarf zusammengestellt und auch nachträglich erweitert werden können. Einbauküchen sind individuell geplante, auf vorgegebene Raumabmessungen abgestimmte Kombinationen von Küchenmöbeln und -geräten. Neben dem Design der Fronten der Ober-, Unter- und Hochschränke prägt die Arbeitsplatte das optische Erscheinungsbild der Küche. Gebräuchliche Werkstoffe sind z. B. Holz, Holzwerkstoffe, Glas, Edelstahl, Naturstein, Beton und Mineralwerkstoffe. Geräte (Herd, Geschirrspüler, Kühl- und Gefriergeräte) können i. d. R. unabhängig vom jeweiligen Küchenmöbelprogramm frei gewählt werden und sind nicht an bestimmte Marken gebunden.

Kapitel 2 • Sanitärräume

34

2

***

B

A

D

D C

C

E

3 4

D C

E

E

A

1

B Einzeilige Küche

A

***

Zweizeilige Küche

B

***

A

U-Küche

5

E

C

***

B

C

A

D

A

B ***

8

A

7

D

E

***

C

B

6

E D

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Küche mit Kochinsel

L-Küche

G-Küche mit Essplatz

.. Abb. 2.4  Beispiel für die Einteilung verschiedener Küchenformen in die Arbeitsbereiche: A Bevorraten, B Aufbewahren, C Spülen/Reinigen, D Vorbereiten, E Kochen/Backen

Als Unterbau- bzw. Einbaumodelle sind sie dekorfähig, d. h. sie werden mit dem Küchenmodell entsprechenden Fronten versehen. Eine Küche kann unabhängig von Größe und Form in fünf Arbeitsbereiche unterteilt werden: Bevorraten, Aufbewahren, Spülen/Reinigen, Vorbereiten und Kochen/Backen. Die meisten Arbeitsabläufe spielen sich dabei zwischen dem Kochfeld, der Spüle und dem Kühlschrank, dem sogenannten Arbeitsdreieck, ab. Bei systematischer Anordnung dieser unterschiedlichen Funktionsbereiche und guter Raumnutzung können tägliche Arbeitsabläufe so optimiert werden, so dass Zeitaufwand und Laufwege verringert werden (. Abb. 2.4). Für Rechtshänder empfiehlt sich die Anordnung der Arbeitsbereiche Bevorraten, Aufbewahren, Spülen, Vorbereiten und Kochen/Backen im Uhrzeigersinn (für Linkshänder anders herum). Für jede Zone sollte ausreichend Stauraum und Bewegungsfläche vorgesehen werden. In der Küchenzone Bevorratung werden zum einen die ungekühlten Lebensmittel in Ober-, Unter- und Hochschränken aufbewahrt. In Vorratsschränken mit verstellbaren Einlegeböden, Innenschubkästen oder beidseitig schwenkbaren Auszugs-Körben, lassen sich die Vorräte übersichtlich und leicht zugänglich einlagern. Zum anderen werden die gekühlten Lebensmittel im Kühl- oder Gefrierschrank bzw. in einer Kühl-/Gefrierkombination untergebracht. Für die Aufbewahrung von täglich genutzten Besteck, Geschirr, Gläser etc. und seltener benötigten Elektro-Kleingeräten bieten sich Oberund Unterschränke an. An die Zone Aufbewahrung ist idea-

lerweise die Zone Spülen/Reinigen mit einem Spülzentrum (Kombination aus Spüle mit Abtropffläche und einer Geschirrspülmaschine plus Unterschrank) angeschlossen. Die Spüle kann als Ein-, Eineinhalb- oder Zweibeckenspüle eingerichtet werden. Im Spülenunterschrank empfiehlt es sich ein Mehrfach-Abfalltrennsystem und Stauraum für Reinigungsmittel, Geschirrtücher, Bürsten und Schwämme vorzusehen. Die Arbeitsfläche zwischen Spüle und Herd und die Zone Vorbereitung, ist der zentrale Punkt der Küche. Der Arbeitsbereich sollte mit einer Arbeitsplatte von mindestens 90 cm Breite (besser 1,20 m) ausgestattet sein. In Ober- und Unterschränken sollten die für die Zubereitung erforderlichen Utensilien, wie z. B. Elektro-Kleingeräte, Arbeitsbesteck, Arbeitsschüsseln, Gewürze etc. bereit stehen. In der Zone Kochen/Backen sind das Kochfeld, der Backofen die Dunstabzugshaube und ggf. Dampfgarer und Mikrowelle untergebracht. Herd und Backofen können als Einbau-, Unterbau- oder Standgerät gewählt werden. Eine mittlerweile gebräuchliche Anordnung ist der Einbau des Backofens in Augenhöhe in einem Hochschrank, kombiniert mit einem in der Arbeitsplatte integrierten autarken Kochfeld. Bei Einsatz von Kompakt-Einbaugeräten (Backofen, Dampfgarer, Mikro­ welle) können mehrere Geräte neben- oder übereinander in einen oder mehreren Hochschränken eingebaut werden. Seitlich vom Herd (i. d. R. rechts) ist eine Abstellfläche von mindestens 30 cm vorzusehen. Außerdem sollte Stauraum für Töpfe, Pfannen, Kochbesteck etc. eingeplant werden.

2

35 2.1  •  Wirtschafts- und Sanitärräume in Wohnungen

300 60

30

60

60

60

60

60

.. Abb. 2.5  Einzeilige Küche

60

***

240

120

120

180

***

60

60

60

60

90

300

300 30

120

60

60

.. Abb. 2.7 U-Küche

30

300 30

60

60

60

30

90

***

60

240

60

60

***

240

120

60

60

30

.. Abb. 2.6  Zweizeilige Küche

zz Einzeilige Küche

Bei der einzeiligen Küche sind die Arbeitszonen linear angeordnet. Zwischen der Küchenzeile und der gegenüberliegenden Wand sollte ein Mindestabstand von 1,2 m eingehalten werden (. Abb. 2.5). Um alle der o. a. Arbeitsbereiche unterzubringen, ist eine Lauflänge von mind. 3,0 m erforderlich. Größere Lauflängen sind aufgrund der weiteren Arbeitswege und der sich daraus ergebenden Raumabmessungen nicht zu empfehlen. zz Zweizeilige Küche

Zweizeilige Küchen bestehen i. d. R. aus einer Installationszeile, in der die Spüle und der Herd eingebaut sind. Auf der gegenüberliegenden Seite befindet sich eine Arbeitsfläche sowie Stauraum in Form von Unter-, Ober- und Hochschränken. Zwischen den Zeilen sollte ein Mindestabstand von 1,2 m eingehalten werden (. Abb. 2.6).

.. Abb. 2.8 L-Küche

zz U-Küche

Bei der U-Küche ergibt sich eine maximale Raumausnutzung durch die Verbindung zweier gegenüberliegender Küchenzeilen mit einer Arbeitsplatte und Schränken. Die schwer zugänglichen Bereiche in den Ecken können mit speziellen Eckschränken als Stauraum genutzt werden. Zwischen den Zeilen sollte ein Mindestabstand von 1,2 m eingehalten werden (. Abb. 2.7). zz L-Küche

Winkelförmig angeordnete Küchenzeilen ergeben die L-Küche. Die Arbeitsbereiche stehen sich diagonal gegenüber (. Abb. 2.8). Diese Küchenform bietet bei entsprechender Raumgröße die Möglichkeit einen Essplatz an der freien Wand unterzubringen (. Abb. 2.9).

Kapitel 2 • Sanitärräume

36

1

300 60

120

60

.. Tab. 2.1  Stellflächen von Kücheneinrichtungen, entsprechend DIN 66 354. Hiervon abweichend bieten Küchengerätehersteller Herde und Spülmaschinen in 45 cm Breite an

60

2

Einrichtungen

3 4

120 320

6

Kleine Arbeitsfläche zwischen Herd und Spüle

≥ 60

60

Große Arbeitsfläche

≥ 120

60

Abstellfläche neben dem Herd

≥ 30

60

Abstellfläche neben der Spüle

≥ 60

60

30–150

≤ 40

60

Aufbewahrung, Bevorratung

7

120

Oberschrank

≥ 80

8 9

11

Tiefe [cm]

Arbeits- und Abstellflächen

5

10

Breite [cm]

60

***

Stellflächen

450 30

60

60

120

60

60

60

30–150

60

Kühlschrank, Kühl-Gefrierkombination

60

60

Gefrierschrank

60

60

Gefriertruhe

≥ 120

60

60–90

60

Kühl- und Gefriergeräte

.. Abb. 2.9  L-Küche mit Esstheke

60

Hochschrank Unterschrank

60

Kochstellen

12

Herd mit Backofen Einbaukochstelle

60–90

60

Einbaubackofen

60

60

Mikrowellenherd

60

60

Einbeckenspüle mit Abtropffläche

≥ 90

60

Doppelbeckenspüle mit Abtropf­ fläche

≥ 120

60

Abstell- oder Abtropffläche neben der Spüle

≥ 60

60

17

Geschirrspülmaschine

60 (45)

60

18

Spülzentrum (Einbeckenspüle mit Abtropffläche, Unterschrank und Geschirrspülmaschine)

≥ 90

60

60

13

120

120

≥ 100

16

19

.. Abb. 2.10 Insel-Küche

20

zz Insel-Küche

21 22 23

120

400

***

15

Spüleinrichtungen

120

14

Frei in der Küchenmitte aufgestellte Herde, sogenannte Kochinseln, häufig in Verbindung mit einer Spüle und einer Arbeitsfläche, erfreuen sich zunehmender Beliebtheit. Vor dem Einbau der Küche müssen die erforderlichen Installationen (Strom, Gas, Wasser, Abwasser) vorgenommen werden. Damit das Insel-Element von allen Seiten zugänglich ist, muss ein Mindestabstand zu gegenüberliegenden Küchenzeilen, Möbeln und Wänden von 1,2 m eingehalten werden. Aus dieser Anforderung entsteht ein Platzbedarf von mindestens 16 m² (. Abb. 2.10).

zz Stell- und Bewegungsflächen

Das Grundmodul für die Stellflächenbreiten der Kücheneinrichtung beträgt gemäß DIN EN 1116 „Küchenmöbel – Koordinationsmaße für Küchenmöbel und Küchengeräte“ 30 cm bzw. ein Vielfaches davon: 60, 90, 120, 150 cm (. Tab. 2.1). Darüber hinaus bieten Küchenmöbelhersteller eine Vielzahl an Sondergrößen an. Sollen die Einrichtungszeilen nahtlos an die begrenzenden Raumwände anschließen, werden im Regelfall Passstücke erforderlich. Für Wandputz, Fliesen und Maßtoleranzen sind rechnerisch ab Rohbauwand jeweils ≥ 3 cm zu berücksichtigen. Die Tiefe von Unterschränken, Arbeits- und Abstellplatten beträgt einheitlich 60 cm. Die

2

37 2.1  •  Wirtschafts- und Sanitärräume in Wohnungen

Arbeitsebene

50

70 - 110

Oberschränke im Bereich von Spüle und Herd

10 - 15 cm

Herstellergebunden

3 10 - 20

65 70 - 110

1,8 - 2,15

≥ 10

40

Variante Aussparung für Rohrleitung

10 3

.. Abb. 2.12  Eine durchgängige Höhe der Arbeitsebene über alle Arbeitsbereiche hinweg macht unterschiedliche Arbeitshöhen erforderlich

Standgerät

Unterbaugerät

Einbaugerät

60

.. Abb. 2.11  Abmessungen von Küchenmöbeln

Höhe der Arbeitsplatte variiert zwischen 70–110  cm (. Abb. 2.11). Die unter ergonomischen Gesichtspunkten ideale Arbeitshöhe liegt laut Empfehlung des Instituts für Arbeitswissenschaft (iad) der TU Darmstadt etwa 10 bis 15 cm unter der Ellenbogenhöhe. Von dem Idealwert kann um 5 cm nach unten und 10 cm nach oben abgewichen werden, wenn unterschiedlich große Personen die Küche nutzen. Wird die Küche nicht individuell geplant, kann zur Orientierung die zurückgezogene DIN 18 022 herangezogen werden, die eine Arbeitshöhe zwischen 85–91 cm empfiehlt. Für die unterschiedlichen Arbeitsbereiche der Küche empfiehlt die AKM (Arbeitsgemeinschaft Die Moderne Küche e. V.) unterschiedliche Arbeitshöhen, da bei einem Kochfeld der Rand des Kochtopfes die Arbeitsebene bildet. Bei der Spüle hingegen, liegt sie auf dem Boden des Spülbeckens (. Abb. 2.12). Die individuell günstigste Höhe kann einerseits durch Veränderung der Sockelhöhe erreicht werden, andererseits bieten die meisten Küchenmöbelhersteller Unterschränke in verschiedenen Höhen an. Unterschränke eignen sich zur Unterbringung von schweren Gegenständen und die Integration von Einbaugeräten (Spülmaschine, Kühlschrank, Backofen). Für eine gute Raumausnutzung können über den Arbeitsbereichen Vorbereiten, Kochen und Spülen Oberschränke (Hängeschränke) angebracht werden. Höhenmaße für Oberschränke sind normativ nicht festgelegt, ebenfalls nicht für so genannte Aufsatzschränke, die von den Küchenmöbelherstellern angeboten werden, um den verbleibenden Freiraum zwischen Oberschränken und Decke zu nutzen. Um die gesamte Tiefe der Arbeitsfläche nutzen zu können, ist die Tiefe der Oberschränke auf maximal 40  cm begrenzt (gem.

45/60 cm

45/60 cm

55/60 cm

.. Abb. 2.13  Bauformen von Küchengeräten: Stand-, Unterbau- und Einbaugeräte

DIN 68 901 auf ≤ 35 cm). Zwischen der Arbeitsfläche und den Oberschränken sollten mindestens 50 cm, über der Kochstelle bis zur Dunstabzugshaube/Oberschrank mindestens 65 cm vorgesehen werden. Auch über Spülen empfiehlt sich ein lichter Abstand von 65 cm. Hochschränke dienen als Vorratsschränke, aber auch zum Einbau von Kühlschrank, Mikrowelle, Backofen etc. in Sichthöhe. Sie unterliegen keinen maßlichen Festlegungen in der Höhe. Sie sollen jedoch mit der Oberkante der Oberschränke fluchtend enden. Ihre Höhe ergibt sich daher aus der herstellerspezifischen Höhe der Oberschränke und deren Abstand zu den Unterschränken. Gibt es keine Anforderungen bezüglich Barrierefreiheit, wird ein Mindestabstand von 1,20 m zwischen gegenüberliegenden Küchenzeilen bzw. Einrichtungsteilen oder Wandflächen empfohlen. Bei rollstuhlgerechter Planung ist ein Abstand von mindestens 1,50 m vorzusehen. Auch bei gleichzeitiger Nutzung von mehr als einer Person sollte dieser Mindestabstand eingeplant werden, um auch bei geöffneten Schubladen, Schranktüren etc. uneingeschränkt arbeiten zu können. zz Ausstattung

Bei den meisten Küchengeräten – Herd, Backofen Geschirrspüler, Kühlgeräte – kann zwischen Stand-, Unter- und Einbaugeräten gewählt werden (. Abb. 2.13). Standgeräte sind frei auf- bzw. anstellbar und oben mit einer Dekorplatte abgedeckt. Diese ist i. d. R. abnehmbar, so dass die Geräte auch als

Kapitel 2 • Sanitärräume

38

1 2

.. Tab. 2.2  Arbeits- und Einbauhöhe in Abhängigkeit von der Körpergröße. Empfehlungen gemäß HEA Körpergröße

Arbeitsplatte (Arbeitshöhe im Stehen)

Sitzarbeitsplatz

Spülbecken

Kochfeld

Kühl-/Gefriergerät

Backofen/ Mikrowellengerät

125

65

56

75

65

k. A.

k. A.

130

65

58

75

65

135

70

60

80

65

65–130

60–135

140

80

62,5

85

70

65–140

65–135

145

80

65

90

70

60–150

70–140

150

85

67

90

80

60–155

75–145

155

90

69

95

85

55–160

80–150

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Einbauhöhe

160

90

72

95

85

55–165

85–155

165

95

74

100

90

55–170

90–155

170

100

76

100

95

55–175

95–165

175

100

78,5

105

95

55–180

95–165

180

105

81

110

100

55–185

100–170

185

105

83,5

110

100

55–190

105–175

190

110

86

115

105

55–195

110–180

195

115

88

120

110

60–200

110–185

200

120

91

125

115

60–205

115–190

Unterbaugeräte unter einer durchlaufenden Arbeitsplatte aufgestellt werden können. Unterbaugeräte sind für den Einbau unter einer durchgehenden Arbeitsplatte vorgesehen. Vollintegrierfähige Modelle werden in vorgerichtete Unterschränke mit Seitenwänden eingebaut und erhalten zusätzlich zu ihrer Gerätetür bzw. -klappe eine dem Küchenmodell entsprechende Frontplatte. Die Bedienblenden bleiben entweder ausgespart oder befinden sich im Geräteinneren auf dem oberen Rand der Tür. Sockelhöhe und -rücksprung lassen sich den angrenzenden Bereichen entsprechend anpassen. Der Sockel läuft durch. Einbaugeräte sind zum Einbau in gewünschter Arbeitshöhe (. Tab. 2.2) in einen Umbauschrank vorgesehen. Hinsichtlich der Integrierfähigkeit entsprechen sie den vorher beschriebenen Unterbaugeräten. Die Abmessungen der Küchengeräte entsprechen den Normmaßen von Küchenmöbeln. Bedingt durch die zusätzliche Dekorfläche vor der Gerätetür, haben integrierte Ein- und Unterbaugeräte eine geringere Tiefe und damit ein geringfügig kleineres Nutzvolumen. zz Spüle

Die Spüle kann als Ein- oder Zweibeckenspüle eingerichtet werden. Empfohlen wird eine Zweibeckenspüle mit einer Abtropffläche von 60 cm Breite. Einbeckenspülen setzen im Allgemeinen die Verfügbarkeit einer Geschirrspülmaschine

voraus. Bei der üblichen Anordnung der Abtropfplatte links von den Spülbecken dient das rechte Becken einer Doppelspüle zum Abwaschen, das linke, ggf. kleinere Becken zum Nachspülen des Geschirrs. Kleine Restebecken zwischen Becken und Abtropffläche fungieren als Ausguss. Der von rechts nach links ablaufende Arbeitsprozess entspricht der Arbeitsweise vieler Rechtshänder. Vorteilhaft sind Abstellflächen rechts von der Spüle von etwa 60 cm Breite für gebrauchtes Geschirr. Die rechteckig, rund oder frei geformten Spülen mit meist integrierter Abtropffläche werden im Regelfall in entsprechend ausgeschnittene Öffnungen in der Arbeitsplatte eingesetzt. Als Materialien für Spülbecken kommen Edelstahl, emaillierter Stahl, Mineralwerkstoffe, Keramik, Beton, Granit u. v. m. zur Anwendung. Die Versorgung der Küchenspüle mit Warmwasser kann entweder zentral (z. B. Wärmeerzeuger und Warmwasserspeicher) erfolgen oder über ein elektrisch betriebenes Warmwassergerät. Dieses kann sich in einem angrenzenden Bad oder im Spülenunterbau befinden. Eine Mischbatterie, i. d. R. als Standbatterie mit Schwenkarm, versorgt die Becken mit Wasser in der gewünschten Temperatur. Schlauchbrausen mit versenkbarem Schlauch erleichtern das Vorreinigen des Geschirrs. Mindestabmessungen von Spülen gemäß VDI 6000:

39 2.1  •  Wirtschafts- und Sanitärräume in Wohnungen

-

Einfachspüle einschließlich Abtropffläche Breite ≥ 90 cm, Tiefe = 60 cm, Zweibeckenspüle einschließlich Abtropffläche Breite ≥ 120 cm, Tiefe = 60 cm.

Unabhängig von der Norm bieten Hersteller Spülen in einer Vielfalt von Größen und Formen an. Im Unterbau der Spüle befinden sich meist Abfall- und Wertstoffbehälter. Die Anzahl und das Volumen der Behälter sind abhängig von der Haushaltsgröße, den Nutzungsgewohnheiten sowie von den kommunalen Entsorgungs- und Trennvorschriften. zz Geschirrspüler

Geschirrspüler sind in 60 und in 45 cm Breite sowie als Kompakt-Gerät zur Aufstellung auf der Arbeitsplatte oder zum Einbau in einen Küchenschrank erhältlich. Je nach Bauform und Hersteller werden Geräte mit einem Fassungsvermögen von 4–14 Maßgedecken. Ein Geschirrspüler von 60 cm Breite hat ein Fassungsvermögen von 10–14 Maßgedecken. Geschirrspüler verbrauchen im Allgemeinen weniger Wasser und Energie als das Spülen von Hand. Der Energie- und Wasserverbrauch eines modernen, energieeffizienten und wassersparenden Geräts bei Norm-Spülprogramm mit 50 °C beträgt 0,05 kWh und 0,54 Liter Wasser je Spülgang und Maßgedeck (Angaben der Fa. Siemens aus dem Jahr 2013). Aufgrund der notwendigen Anschlüssen wird der Geschirrspüler i. d. R. neben dem Spülbecken platziert. In Betracht kommt der Platz unter der Abtropfplatte oder aber in ergonomisch günstiger Höhe (bis zu 50 cm über OKFF) in einem seitlich angeordneten Hochschrank. Der Wasserzulauf kann über eine Rohrleitung oder einen druckfesten Schlauch erfolgen. Es ist ein Absperrventil mit einem Anschlussgewinde von ¾ Zoll erforderlich. Spülmaschinen können an einen Kalt- oder Warmwasseranschluss bis max. 60 °C angeschlossen werden. Die meisten Geräte verfügen über ein integriertes Wasserschutzsystem (Aqua-Stop) um Wasserschäden zu vermeiden. Das Abwasser wird über einen sog. Laugenschlauch in den Abfluss der Spüle gepumpt. Hierfür ist oberhalb des Geruchsverschlusses ein Anschluss vorzusehen. Der Elektroanschluss sollte nicht hinter dem Gerät, sondern seitlich im Spülenunterbau vorgesehen werden. Der Steckdosenanschluss des Geschirrspülers sollte über einen eigenen Stromanschluss, abgesichert mit 16 Ampere, verfügen.

tig in Augenhöhe angebracht werden. Das autarke Kochfeld lässt sich unabhängig davon an der gewünschten Stelle in die Arbeitsplatte integrieren. Die Kochstellen von Elektroherden bestehen mittlerweile standardmäßig aus Glaskeramik-Kochfeldern. Diese sind in verschiedensten Formen und Abmessungen, entweder mit Einbaurahmen oder für den flächenbündigen Einbau in die Arbeitsplatte, erhältlich. Nur noch selten nachgefragt sind Edelstahlmulden mit gusseisernen Kochplatten. Für die meisten Elektroherde ist ein Starkstromanschluss (400 V) erforderlich. Induktionskochfelder bestehen ebenfalls aus Glaskeramik und erzeugen elektromagnetische Wechselfelder, die im Boden magnetisch leitfähiger Töpfe Wärme erzeugen. Für eine optimale Funktion, mit kurzen Ankochzeiten und schneller und exakter Temperaturregelbarkeit, ist Kochgeschirr mit Böden aus ferromagnetischem Material erforderlich. Die Glaskeramikplatte erwärmt sich lediglich durch die Wärmeleitung des Kochgeschirrs; ein Einbrennen überkochender Speisen ist daher nicht möglich. Induktionskochfelder können mit Gaskochern und Grillstellen kombiniert werden. Backöfen werden entweder mit Ober- und Unterhitze oder als Umluftgerät betrieben. Auch Kombinationen dieser Betriebsweisen sind möglich, ggf. mit Grillbeheizung, integriertem Mikrowellenteil oder Dampfgarsystem. Gasherde bieten sich als sinnvolle Alternative zu Elektroherden an, wenn das Gebäude eine Gasheizung und damit einen Gasanschluss besitzt. Konventionelle Kochstellen haben stufenlos zu regelnde Flammen. Gaskochstellen zeichnen sich durch kurze Ankochzeiten, schnelle und genaue Temperaturänderungen und Abschalten ohne Nachwärme aus. Thermoelektrische Zündsicherungen schließen das Gasventil, wenn die Gasflamme, z. B. infolge überkochenden Kochgutes, erlischt. Gasherde werden mit einem kurzen Schlauch an eine Gassteckdose lösbar angeschlossen. Für die eingebaute Zündung, die Beleuchtung und den Ventilator im Backofenteil benötigen Gasherde zusätzlich einen Stromanschluss. Auch Kombinationen aus Gas-Kochfeldern und Elektro-Back­öfen sind im Handel erhältlich. Mit Gasherden ausgestattete Küchen müssen gemäß TRGI einen Rauminhalt von mind. 15 m³ (ca. 6 m²) aufweisen und ein zu öffnendes Fenster oder eine Tür ins Freie haben. Davon abweichende bauordnungsrechtliche Regelungen in den einzelnen Bundesländern sind möglich. zz Dunstabzugshauben

zz Herd/Backofen (Elektro, Gas, Induktion)

Kochfeld und Backofen können als Einheit oder räumlich voneinander getrennt angeordnet werden. Als Geräteeinheit werden sie unter bzw. in die Küchenarbeitsplatte eingebaut und über eine gemeinsame Bedienblende angesteuert. Als Einzelgerät eingebaut, kann der Backofen ergonomisch güns-

Dunstabzugshauben sind mit einem regulierbaren Gebläse und einer Leuchte ausgestattet. Über dem Herd angeordnet saugen sie Fettschwaden, Wasserdampf und Gerüche ab. Bei Geräten mit Abluftbetrieb wird die Luft über einen Fettfilter (Einweg-Vliesmatten oder waschbare Metallsiebe) entweder direkt oder über einen Luftschacht ins Freie geführt. Die

2

40

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Kapitel 2 • Sanitärräume

gleiche Luftmenge die aus der Küche abgeführt wird muss dem Raum entweder durch Fensterlüftung, Lüftungsgitter in der Tür, einem Zuluft-Abluft-Mauerkasten oder in Form von mechanischer Be- und Entlüftung wieder zugeführt werden. Im Umluftbetrieb wird die Luft über einen Fettfilter und einen Aktivkohlefilter (Geruchsfilter) geleitet und wieder dem Raum zugeführt. Die Wirksamkeit von Umluftgeräten ist gegenüber Abluftgeräten geringer und die beim Kochen entstehende Feuchtigkeit wird nicht abgeführt. Um Lüftungswärmeverluste gering zu halten wird bei Gebäuden mit hochwärmegedämmten und luftdichten Außenbauteilen (Passivhäuser, Niedrigenergiehäuser) dennoch der Einsatz von Umluftgeräten empfohlen. Die gebräuchlichsten Modelle sind Einbau- und Unterbaugeräte zur Montage in bzw. unter Oberschränken sowie Kamin-Abzugshauben zur Wandmontage oder bei Kochinseln frei hängend. Dunstabzugshauben müssen zur darunter befindlichen Kochstelle einen Sicherheitsabstand von mind. 65 cm einhalten. Die Breite der Dunstabzugshaube sollte der Breite der Kochstelle entsprechen. zz Kühlgeräte

Zur Standardausstattung von Küchen in Deutschland zählen Kühlgeräte. Gemäß Marktstudien der Fachgemeinschaft für effiziente Energieanwendung e. V. (HEA) besitzen 99 % der deutschen Haushalte ein Kühlgerät oder eine Kühl-/Gefrierkombination. Kühlgeräte ohne Gefrierfach ermöglichen die Aufbewahrung von Lebensmitteln bei Temperaturen von 0 bis + 15 °C. Kühlgeräte mit einem vom Kühlraum getrennten Verdampferfach (Gefrierfach) dienen der kurz- oder längerfristigen Aufbewahrung geringer Mengen eingefrorener Lebensmittel bei Temperaturen, je nach Geräteleistung, im Bereich von −1 bis −18 °C oder kälter. Die Sternekennzeichnung der Verdampferfächer gibt Auskunft über die erreichbaren Mindesttemperaturen und die damit verbundene Empfehlung zur Lagerdauer. Gefriergeräte eignen sich zum Gefrieren und längerfristigen Einlagern von Lebensmitteln bei Temperaturen unter −18 °C. Sie sind als Gefriertruhen, Gefrierschränke oder als KühlGefrierkombinationen erhältlich. Gefrierschränke entsprechen sowohl größenmäßig als auch im Aufbau grundsätzlich den Kühlschränken. Gegenüber Truhen bietet die Schrankform mit transparenten Gefrierschubladen und Körben eine größere Übersichtlichkeit. Als Einbaugeräte können sie in die Küche integriert werden. Bei integrierten Kühl- und Gefriergeräten sind ausreichend große Be- und Entlüftungsöffnungen, beispielsweise im Sockel- und Blendenbereich vorzusehen. Gefriertruhen haben einen größeren Nutzinhalt. Die Lagerung der Lebensmittel erfolgt in Einhänge- oder Einstellkörben. Die Geräte beanspruchen verhältnismäßig viel Stellfläche und werden deshalb i. d. R. nicht in der Küche, sondern

im Keller oder in einem Nebenraum aufgestellt. Die platzsparende Verbindung von Kühlen und Gefrieren findet sich in Kühl-/Gefrierkombinationen, bei denen die beiden Geräte übereinander angeordnet sind. Moderne Geräte, sogenannte Mehrzonenkühlgeräte haben bis zu vier unterschiedliche Temperatur- und Klimabereiche: Gefrierzone −18 °C und kälter, Kühlzone +2 bis +10 °C, Kaltlagerzone −2 bis +3 °C, Kellerzone +8 bis +14 °C.

---

Abhängig von der Haushaltsgröße, den Einkaufs- und Essgewohnheiten, Umfang der Bevorratung sowie den Aufstellmöglichkeiten bemisst sich die Größe von Kühl- und Gefriergeräten. Für Ein- bis Zwei-Personen-Haushalte werden Kühlgeräte mit einem Nutzinhalt von 120 bis 140 Liter empfohlen. Für jede weitere Person sollten zusätzlich jeweils 60 Liter und ein Gefrierfach eingeplant werden. Bei Gefriergeräten gelten bei geringer Vorratshaltung 50 bis 80 l pro Person als Richtwert. Aufschluss über den Elektroenergie- und Wasserverbrauch von Haushaltsgeräten gibt das EU-Energielabel. Das unterscheidet zwischen 7 Effizienzklassen (A+++ bis D), gekennzeichnet durch farbige Balken von dunkelgrün (hohe Effizienz – Klasse A+++) bis rot (niedrige Effizienz – Klasse D). Darüber hinaus werden die für die jeweilige Produktgruppe relevanten Kennwerte (z. B. Wasserverbrauch, Schallemissionen, Nutzinhalt, Schleuderleistung etc.) aufgeführt. Die Angaben auf dem Label entsprechen europaweit harmonisierten Messungen unter Laborbedingungen. Der tatsächliche Energie- und Wasserverbrauch des Gerätes ist jedoch abhängig vom Nutzerverhalten und dem Aufstellungsort des Gerätes und kann unter Umständen von der Kennzeichnung abweichen. Kennzeichnungspflicht besteht zurzeit für Kühlund Gefrierschränke, Geschirrspüler, Haushalts-Waschmaschinen, Weinlagerschränke, Wäsche- und Waschtrockner und Elektrobacköfen (Raumklimageräte, Lampen und Fernsehgeräte). zz Installationsanschlüsse

Wasser-, Abwasser- und Elektroanschlüsse sind der jeweiligen Küchenkonzeption anzupassen. Da die Auswahl der Kücheneinrichtung zumeist nach den Putz- und Fliesenarbeiten erfolgt, sollten Änderungen in der Platzierung der Auslässe einkalkuliert werden. Leerrohre, Reserveauslässe und -stromkreise erleichtern Um- und Nachrüstungsmaßnahmen. Erforderlichenfalls sind Gassteckdosen für Kochfläche und Backofen zu installieren. Für die Beheizung der Küche wird gem. VDI 6000-1 eine Auslegungsraumtemperatur von 20 °C empfohlen. Heizkörper werden, wie in allen anderen Räumen auch, vorzugsweise unter dem Fenster angeordnet. Dem Fenster vorgebaute Ar-

41 2.1  •  Wirtschafts- und Sanitärräume in Wohnungen

.. Tab. 2.3  Erforderliche Anzahl der Steckdosen, Anschlüsse und Stromkreise für Küchen, Kochnischen und Hausarbeitsräume gemäß DIN 18 015-2, Tab. 1 und 2. Küchea

Kochnische

Hausarbeitsraum

Steckdosen allgemein (mind. Zweifach-Steckdose)

5

3

3

Telefon-/Datenanschluss (luK)

–

–

–

Steckdose für Telefon/Daten

–

–

–

Radio-/TV-/Datenanschluss (RuK)

1

–

–

Steckdosen für Radio/TV/Daten

3

–

–

Kühlgerät/Gefriergerät

2

1

–

Dunstabzug

1

1

–

Elektroherd (3 × 230 V)

1

1

–

Mikrowellengerät

1

1

–

Anzahl Steckdosen und Kommunikationsanschlüsse

Anschlüsse für Verbrauchsmittel mit eigenem Stromkreis

Geschirrspülmaschine

1

1

–

Waschmaschineb

1

–

1

Wäschetrocknerb

1

–

1

Bügelstation

–

–

1

ggf. Warmwassergerät

1

1

–

Beleuchtungsanschlüsse

2

1

1

Anzahl der Stromkreise für Steckdosen und Beleuchtung Wohnfläche [m²]

Anzahl Stromkreisec

bis 50

3

50–75

4

75–100

5

100–125

6

über 125

7

a

Bei Küchen mit Essplatz ist die Anzahl der Anschlüsse und Steckdosen um jeweils 1 zu erhöhen.

b

In einer Wohneinheit nur jeweils einmal erforderlich.

c

Weitere Stromkreise für den Anschluss besonderer Verbrauchsmittel erforderlich.

beitsplatten dürfen den Auftrieb der erwärmten Luft nicht übermäßig behindern. In Wohnungen mit Fußbodenheizungen sollte wegen der relativ kleinen, hierfür zur Verfügung stehenden Fläche zwischen den Küchenzeilen evtl. eine zusätzliche Heizfläche, möglichst unter dem Fenster, vorgesehen werden. Für ständig angeschlossene Geräte wie Elektroherd, -back­ ofen, Dunstabzug, Kühl- und Gefriergeräte sowie für temporär angeschlossene Geräte sind ausreichend Steckdosen vorzusehen. Strom- und Wasseranschluss werden für Geschirrspüler, Waschmaschine, Dampfgarer, dezentraler Trinkwassererwärmer etc. benötigt. Auch ein Antennenanschluss und ggf. weitere Anschlüsse für Fernmelde- und Datenübertragungs- und Gebäudeautomationseinrichtungen können individuell vorgesehen werden. Die Mindest-

ausstattung von elektrischen Anlagen in Wohngebäuden wird durch die DIN 18 015-2 festgelegt (. Tab. 2.3). Ein eigener Stromkreis (auch bei Steckdosenanschluss) wird für Geräte ab 2 kW Leistungsaufnahme erforderlich, ein ortsfester Anschluss ab 3,7 kW, ein Drehstromanschluss ab 4,6 kW (. Tab. 2.4). Außerdem sind in der Küche mindestens zwei Lichtauslässe für eine ausreichende Allgemeinbeleuchtung sowie eine blendungs- und verschattungsfreie Arbeitsplatzbeleuchtung vorzusehen. zz Barrierefreie und rollstuhlgerechte Küchen

Küchen sind für Menschen mit motorischen Einschränkungen und Rollstuhlnutzer unter Berücksichtigung der räumlichen Erfordernisse von Rollstühlen, Gehilfen und Rollato-

2

42

2

.. Tab. 2.4  Auswahl von Anschlusskennwerten für Küchengeräte gemäß HEA – Fachgemeinschaft für Energieeffiziente Energieanwendung e. V. Elektrogerät

3

Wechselstrom [in kW, bis ca.]

Drehstrom [in kW, bis ca.]

Elektroherd

14,5

Einbaukochmulde/-feld

10,8

5

Einbaubackofen

6,6

Einbau-Modul Grillplatte

7,2

6

Einbau-Modul Induktionskochstelle

3,7

Einbau-Modul Grill

3,4

7

Einbau-Modul Fritteuse

2,7

Mikrowellengerät

1,9

Mikrowellengerät mit Grill

3,4

Mikrowellen-Kombinationsgerät

3,5

Einbau-Dampfgargerät

2,5

Einbau-Geschirrwärmer

1,1

Geschirrspüler

3,4

Einbau-Kaffeeautomat

2,7

Kühlschrank

0,2

Gefriergerät

0,2

Kühl-Gefrierkombination

0,2

Dunstabzugshaube

0,5

Fritteuse

2,7

Toaster

0,9

Kaffee-/Espressomaschine

2,3

16

Waffeleisen

1,4

Brotbackautomat

0,9

17

Dampfgarer/Reiskocher

0,9

Standküchenmaschine

1,6

Dampfbügeleisen

2,7

(Dampf-)Bügelmaschine

3,5

Waschmaschine

2,3

Wäschetrockner

3,5

Staubsauger

2,5

4

8 9 10 11 12 13 14 15

18 19 20

mind. 150 cm

5,1

21 22 23

mind. 150 cm

1

Kapitel 2 • Sanitärräume

ren barrierefrei nutzbar, wenn sie so dimensioniert sind, dass bei der nutzungstypischen Möblierung ausreichend Bewegungsfläche vorhanden ist. Gemäß DIN 18 040-2 bedeutet das, eine Bewegungsfläche von mindestens 1,2 m vor den Kücheneinrichtungen vorzusehen. Bei rollstuhlgerechter Nutzung 1,5 m. Die Bewegungsflächen dürfen sich dabei überlagern.

.. Abb. 2.14  Für Rollstuhlfahrer sollen gem. DIN 18 040-2 Spüle, Arbeitsplatte und Herd nach Möglichkeit über Eck angeordnet werden. Dies ist unter ergonomischen Gesichtspunkten günstiger als eine in Reihe angeordnete Kombination. Spüle, Arbeitsplatte und Herd müssen dabei uneingeschränkt unterfahrbar sein. Um an allen Stellen erreichbar zu sein, sollte die Arbeitsplattentiefe 65 cm nicht überschreiten

Küchen für Rollstuhlfahrer weisen einige Besonderheiten auf: Die Installationsanschlüsse in einer Küche für Rollstuhlnutzer sind so zu planen, dass die Anordnung von Herd und Spüle über Eck möglich ist (. Abb. 2.14). Herd, Spüle und der dazwischen befindliche Arbeitsplatz müssen dabei uneingeschränkt unterfahrbar sein (. Abb. 2.15). Dies macht bei Spülen eine Sonderkonstruktion des Geruchsverschlusses (Unterputz-Siphon, Aufputz-Siphon) erforderlich. Als Spültischarmaturen sind Einhebelmischer mit Temperaturbegrenzer und schwenkbarem Auslauf vorzusehen. Das Becken sollte direkt an der Vorderkante der Arbeitsplatte liegen und nur eine geringe Tiefe aufweisen. Die Arbeitshöhe sollte individuell nach den Belangen des Nutzers geplant werden können (. Abb. 2.16). Backofen und Kühlgeräte müssen im Griffbereich des Nutzers, z. B. in einem Hochschrank, angeordnet werden. Für die Erreichbarkeit vom Rollstuhl aus, darf die Oberkante von Hängeschränken max. 1,5 m hoch angeordnet sein. Eine Schranktiefe > 30 cm ist vom Rollstuhl aus i. d. R. nicht in allen Teilen erreichbar. 2.1.2

Hausarbeitsräume

Hausarbeitsräume sind baurechtlich nicht vorgeschrieben, allerdings bieten sie die Möglichkeit zur Entflechtung der im Haushalt anfallenden Arbeitsgänge. Im Geschosswohnungsbau sind Hausarbeitsräume selten vorzufinden, da dort das Flächenangebot i. d. R. zu gering ist. Für Wohneinheiten unter

2

43 2.1  •  Wirtschafts- und Sanitärräume in Wohnungen

≤ 35

unterfahrbar

in Hochschränken

30-40 cm

in Hochschränken

max. 140 cm

Kühlgeräte

≥ 40 cm

75-90

Backofen

60

mind. 150 cm

60

*** ***

mind. 150 cm

unterfahrbar

≥ 35

80 m² Wohnfläche ist ein Hausarbeitsraum kaum sinnvoll. Zu klein bemessene Räume sind ebenfalls nicht ratsam, sollen sie nicht zu Abstellräumen degradiert werden. 3,30 m Lauflänge und eine Grundfläche von mindestens 6 m² sind als untere Grenze anzusehen. Hausarbeitsräume sollten bei der Grundrissplanung entweder der Küche oder dem Bad zugeordnet werden. Die Anordnung im Keller bzw. Untergeschoss ist Einfamilienhäusern vorbehalten – nachteilig ist die größere Entfernung zur Wohnebene. Der Hausarbeitsraum ist ein eigenständiger Raum, der i. d. R. für das Waschen, Trocknen, Bügeln und Ausbessern der Wäsche sowie für die Unterbringung von Werkzeug Reinigungs- und Haushaltsgeräten – ggf. auch zur Vorratshaltung – genutzt wird, siehe . Abb. 2.17. Die Räume gelten baurechtlich als Aufenthaltsräume und werden im Allgemeinen der Wohnfläche zugerechnet. Hinsichtlich Belichtung, Belüftung, Raumhöhen und Zugänglichkeit müssen die Vorgaben der Bauordnungen der Länder berücksichtigt werden. Ist kein Hausarbeitsraum vorgesehen, sind Stellflächen für Schmutzwäschebehälter, Reinigungsutensilien und Bügelgeräte in einem Abstellraum oder an anderer geeigneter Stelle vorzusehen. Nur in Ausnahmefällen sollte dafür die Küche herangezogen werden, die dann entsprechend größer zu bemessen ist. Für Waschmaschine und Wäschetrockner sind in dem Fall im Badezimmer entsprechende Flächen und Anschlüsse vorzusehen. Richtlinien für Hausarbeitsräume sind in der deutschen Normung nicht mehr enthalten. Planungshinweise finden sich jedoch in OENORM B  5420 „Hausarbeitsraum – Planungsgrundlagen“.

≥ 67

.. Abb. 2.15  Zweizeilige Küche für Rollstuhlfahrer. Backofen, Kühl- und Tiefkühlgerät sind jeweils in Griffhöhe in einem Hochschrank eingebaut. Die Bewegungsfläche zwischen den Küchenzeilen muss mindestens 1,5 m betragen und das Fenster sollte unverbaut zugänglich sein

≥ 30

≥ 15

.. Abb. 2.16  Empfohlene Abstände und Maße für Bewegungsflächen für die Raum- und Küchenplanung für Rollstuhlfahrer. Es muss für ausreichend Beinfreiheit im Bereich der Knie und Füße gesorgt werden. Die Griffhöhe von Rollstuhlfahrern liegt im Allgemeinen im Bereich von ≥ 40 cm und ≤ 140 cm Höhe

zz Einzelheiten zur Einrichtung von Hausarbeitsräumen

Entsprechend den verschiedenen Arbeitsvorgängen ist eine Gruppierung der Einrichtung in ‚nasse‘ und ‚trockene‘ Arbeitsbereiche sinnvoll. Der Arbeitsbereich zum Wäsche waschen sollte an einer Installationswand mit Wasser- und Abwasseranschluss angeordnet werden und mit einer Waschmaschine ausgestattet sein. Diese benötigt eine Stellfläche von etwa 0,4 m² und ist als Standgerät sowie als Unterbaugerät zum Einbau unter Arbeitsplatten erhältlich. Waschmaschinen gibt es als Frontoder Toplader. Die von oben zu beschickenden Toplader sind schmaler und zum Teil auch niedriger als Frontlader. Am Aufstellort der Waschmaschine müssen ein Wasserzulauf (i. d. R. Kaltwasser), Stromanschluss (220/230 Volt) sowie ein geeigneter Wasserablauf vorgesehen werden. Neue Waschmaschinen haben einen elektrischen Anschlusswert von maximal 2,3 kW und können an eine SchutzkontaktSteckdose angeschlossen werden. Ein eigener Stromkreis, mit 16 Ampere abgesichert, ist erforderlich. Wasser- und Elektroanschluss sollten, der besseren Zugänglichkeit wegen,

Kapitel 2 • Sanitärräume

44

360

300 60

60

120

60 180

2 60

3

240

240

1

240

5

120

4 300

300

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

.. Abb. 2.17  Beispiel für Einrichtungsmaße und Bewegungsflächen eines Hausarbeitsraumes. Obere Zeile – nasser Arbeitsbereich zum Waschen und Trocknen mit Stauraum für Schmutzwäsche, Wasch- und Reinigungsmittel. Untere Zeile – trockener Arbeitsbereich mit Bügelmaschine, Arbeitsplatte für Arbeiten im Sitzen (Nähmaschine) und Hochschrank zur Aufbewahrung des Bügelbrettes, Staubsauger Besen etc

neben dem Waschgerät angeordnet sein. Der Laugenschlauch der Waschmaschine kann oberhalb des Geruchsverschlusses eines nahegelegenen Ausgussablaufs angeschlossen werden. Ein Wasserschutzsystem gehört i. d. R. zur Ausstattung der Waschmaschine. Günstig ist die Anordnung eines Ausguss-/Spülbeckens rechts neben der Waschmaschine für Handwäsche. Über dem Waschbecken sollte eine Abtropffläche zum Aufhängen tropfnasser Wäsche vorgesehen werden. Schmutzwäschebehälter mit Sortiervorrichtung können im Unterschrank vorgesehen werden, die Fläche oberhalb sollte zum Vorbehandeln und Sortieren der Wäsche genutzt werden. So ergibt sich ein fließender Arbeitsablauf von rechts nach links. Ist ein Wäschetrockner vorhanden, sollte dieser idealerweise links neben der Waschmaschine angeordnet werden. Bei beengten Platzverhältnissen kann der Wäschetrockner mittels eines Zwischenbausatzes auch über der Waschmaschine platziert werden. Wäschetrockner haben i. d. R. eine Leistungsaufnahme von 2,0–3,3 kW. Dafür ist eine Steckdose mit einem eigenen Stromkreis vorzusehen, der mit 10–16 Ampere abgesichert ist. Die vorwiegend von vorn beschickten Trommelgeräte sind als Ablufttrockner, Kondensationstrockner und Waschtrockner erhältlich. Ablufttrockner lassen Heißluft durch die Wäsche strömen und blasen die mit Wasserdampf angereicherte Luft ab. Diese kann mit Hilfe eines Abluftschlauchs von 100–125 mm Durchmesser über ein Fenster, Schacht oder die Außenwand direkt ins Freie geführt werden. Kondensationstrockner trocknen ebenfalls mittels Heißluftgebläse. Der entstehende Wasserdampf wird im Gerät durch Luftkühlung zur Kondensation gebracht. Das Kondensat sammelt sich in einem Behälter, der von

240

240

7

60

6

.. Abb. 2.18  Mögliche Anordnung der Arbeitsbereiche mit Stell- und Bewegungsflächen im Hausarbeitsraum

Hand entleert werden muss oder über einen Schlauch ins Abwassernetz abgeleitet wird. Waschtrockner waschen, schleudern und trocknen in einem Gerät. Nachteilig ist die geringe Trocknungskapazität – nur die Hälfte der geschleuderten Waschladung kann jeweils im Gerät getrocknet werden. Die andere Hälfte muss in einem zweiten Durchgang behandelt werden. Vorteil eines Waschtrockners ist der geringe Platzbedarf. Zum Bügeln sind mindestens ein Bügelbrett, sowie die dafür erforderliche Stellfläche auf einer Länge von etwa 110–130 cm vorzusehen. Darüber hinaus kann eine Bügelmaschine, fest installiert oder zusammenklappbar, eingeplant werden. Das Gerät benötigt eine Stellfläche von etwa 0,5 m² und einen Stromanschluss. Für Arbeiten im Sitzen, beispielsweise Zusammenlegen der Wäsche oder Näharbeiten mit der Nähmaschine, sollte eine Arbeitsfläche von 90–120 cm Breite bereitgestellt werden. Stauraum für Wäsche, Wasch-, Reinigungs- und Pflegemitteln, Bügelbrett und Kleingeräte sollte durch Unter-, Ober- und Hochschränke vorgesehen werden. Ähnlich wie bei Küchen kann die Einrichtung einzeilig, zweizeilig oder in L- und U-Form angeordnet werden (. Abb. 2.18). Auch empfiehlt es sich das für Küchen gebräuchliche Rastermaß von 60 × 60 cm einzuhalten. Bewegungsflächen sollten mit mindestens 120 cm, bei rollstuhlgerechter Planung mit 150 cm bemessen werden. Die Arbeitshöhe beträgt 86 bis 92 cm. Zwischen einer Arbeitsplatte und den Oberschränken sollte der Abstand mindestens 50 cm betragen, über einem Becken mindestens 65 cm. In . Tab. 2.5 sind die erforderlichen Stellflächen für verschiedene Geräte und Einrichtungsgegenstände in Hausarbeitsräumen aufgeführt.

2

45 2.1  •  Wirtschafts- und Sanitärräume in Wohnungen

80 0

60

80 0

60 20

Stellflächenbreite [cm]

Stellflächentiefe [cm]

75

Platte zum Arbeiten im Stehen

90–120

60

Platte zum Arbeiten im Sitzen

90–120

60

90 80 90 Badewanne, Dusche, Waschmaschine, Wäschetrockner

Abstellfläche (Abtropffläche neben dem Becken)

60–90

60

Unterschrank

60–120

60

Oberschrank

60–120

≤ 40

Trockengerät/Trockenschrank

60

60

Wasch-Trocken-Kombination

60–120

60

Wasch- bzw. Spülbecken

60–90

60

Ausguss

60

60

Bügel-Standgerät

100

50

Mehrzwecktisch (z. B. Nähmaschinentisch)

70–120

50

Abfallbehälter

40

40

Bad- und WC-Räume

Der Stellenwert von Sanitärräumen im privaten Wohnungsbau ist in den vergangenen Jahren erheblich gestiegen. Hohe Komfortansprüche machen sich zunehmend bei der Größe und Ausstattung moderner Badezimmer bemerkbar. Die ehemals rein funktionalen, flächenoptimierten Räume für die Körperhygiene wandeln sich zu privaten Wellness-Oasen zum Entspannen und Erholen. zz Bad

Gemäß § 48 der Musterbauordnung (MBO) muss jede Wohnung mit einem Bad mit Badewanne oder Dusche und einer Toilette ausgestattet sein. Badezimmer und WC-Raum als separate, abgeschlossene Räume sind i. d. R. vom Flur aus zugänglich. Alternativ kann das Bad als offener Raum konzipiert sein, der nahtlos in den Schlaf- oder Wohnraum übergeht. Ein solches Wohnkonzept setzt voraus, dass ein weiteres Badezimmer mit WC oder ein separater WC-Raum vom Flur aus zu erreichen ist. Die räumliche Anbindung des Badezimmers an die Küche – nebeneinander bzw. übereinander – ist unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten von Vorteil, da die erforderlichen Installationen (Fallleitungen, Steigleitungen, Lüftungskanäle etc.) in einem gemeinsamen Schacht geführt werden können.

90

40 20

40 20

60 40 25

35 60

45

55 55

55 55

45 20

70

80

40 20 40

40

90

60

40

70

Wäscheschleuder

20

90 150 Einzel-, Doppel-, Hand-, Sitzwaschbecken

60

60 60

120

60

60 60

60

Hochschrank Waschmaschine

2.1.3

75 60 20

90

Einrichtungsstelle

60

75 0

0

60

170

.. Tab. 2.5  Empfehlung für Stellflächen in Hausarbeitsräumen (basierend auf den Regelungen der zurückgezogenen DIN 18 022)

80 80 60 WC (Spülung Wandeinbau, Spülung vor der Wand), Urinal .. Abb. 2.19  Stellflächen und Mindestbewegungsflächen vor sanitären Einrichtungsgegenständen gemäß VDI 6000-1. Bei gegenüberliegender Anordnung von Sanitärobjekten ist ein Abstand von mind. 75 cm vorzusehen. Die Abmessungen marktgängiger Sanitärobjekte weichen z. T. von den hier angeführten Stellflächenmaßen ab

Bereits bei Haushalten ab zwei Personen ist eine räumliche Trennung von Bad und WC zweckmäßig um Nutzungskonflikte zu vermeiden. Toiletten im Bad sind unpraktisch, da sie die Badbenutzung zeitweise blockieren. Wohnungsbauförderungsbestimmungen sowie die Bauordnungen der Länder sehen i. d. R. eine Trennung ab 5  Aufenthaltsräumen bzw. 3 Schlafräumen vor, wobei im Bad zusätzlich ein WC-Becken vorgesehen werden kann. In Wohnungen, die mit mehr als 3 Personen genutzt werden, ist ein zusätzlicher Waschtisch oder ein Doppelwaschtisch zu empfehlen. Abhängig von Ausstattung und Komfort variiert die Raumgröße der Sanitärräume. Die Mindestanforderungen an die Größe von Bädern und WC-Räumen ergibt sich zum einen aus den Stellflächen, also dem Platzbedarf der sanitären Einrichtungsgegenstände und den Abständen zwischen den einzelnen Sanitärobjekten (. Abb. 2.19, 2.20 und 2.21). Zum anderen aus den Bewegungsflächen, die zur Nutzung der Einrichtungen vor den Sanitärobjekte erforderlich sind. Als absolute Mindestgrößen gelten: 1,5 m² für WC-Räume, 2,5 m² für Duschbäder, 4 m² für Wannenbäder.

--

Anhaltswerte für Bewegungsflächen und Mindestabstände sowie Standardabmessungen von Sanitärobjekten stellt die

Kapitel 2 • Sanitärräume

46

20

45

20

40

20

20

20 40 35

25

40

25

20

60

60

20

20

40

25

40

20

60

60

90

60 35 ≥ 75

60 20

4

45

≥60

20

60

3

5

25

60

2

45

≥60

1

WC-Raum

6 75

20

80

20

80 20

80

40

20

20

60

60

20

60

40

3

60 20

20

11

20

60

40

≥20

10

60

60

80

25

70

80

9

12

75

≥60

55

80

80

≥20

20

40

25

8

20

40

7

Duschbad

13 75

20

60

20

40

20

80

80

≥75

60

75

20 21 22 23

90

40

90 60

55

25 55 75

20 40 ≥25 60 ≥20

18

170

≥75

80

17

40

25

80

16

19

155

25

15

60

75

14

Vollbad (Wannenbad) .. Abb. 2.20  Sanitärräume nach Mindestabmessungen gem. VDI 6000-1. Die Maßangaben beziehen sich auf die lichten Fertigmaße zwischen den gefliesten Wänden. WC-Raum: In Wohneinheiten ab 5 Aufenthaltsräumen empfiehlt sich die Einrichtung eines zusätzlichen, separaten WC-Raumes. Ausstattung i. d. R. mit WC- und Handwaschbecken/Waschtisch; ggf. ergänzt mit Sitzwaschbecken, Waschmaschine und Trockner. Duschbad: Als alleiniges Bad in kleineren Wohneinheiten oder als Ergänzung zum Wannenbad. Ausstattung i. d. R. mit Dusche und Waschtisch/Handwaschbecken; ggf. ergänzt durch WC-Becken, Sitzwaschbecken, Waschmaschine und Wäschetrockner. Vollbad (Wannenbad): Ausstattung i. d. R. mit Badewanne, Dusche, Waschtisch und WC-Becken; ggf. ergänzt durch Sitzwaschbecken und falls erforderlich Waschmaschine und Wäschetrockner

VDI 6000-1 (. Tab. 2.6, 2.7 und 2.8) bereit. Da diese Richtlinie jedoch die räumlichen Anforderungen an barrierefreie Sanitärräume nur unzureichend berücksichtigt, gelten die darin angeführten Bewegungsflächen als absolutes Minimum. In Anbetracht der demografischen Entwicklung sollten Sanitär-

räume jedoch möglichst so geplant werden, dass sie unabhängig von Alter und eventuellen Bewegungseinschränkungen optimal genutzt werden können. Daher empfiehlt es sich, die Mindestbewegungsflächen gemäß DIN 18 040-2 vorzusehen (siehe Abschn. Barrierefreie Sanitärräume).

2

47 2.1  •  Wirtschafts- und Sanitärräume in Wohnungen

200-220

.. Abb. 2.21  Empfohlene Montagehöhen ab OKF gem. VDI 6000-1. Davon kann entsprechend der individuellen Bedürfnisse der Nutzer oder der räumlichen Gegebenheiten abgewichen werden

85-90 max. 60 38-42 0-30 cm

80

20

60

20 40 ≥25

40

25

80

.. Tab. 2.6  Seitliche Abstände von Stellflächen zu Sanitärobjekten bzw. zu Wänden in cm. Mindestmaße gem. VDI 6000-1. Zwischen Stellflächen und Türleibungen sind mind. 10 cm vorzusehen. Für Badmöbel ist ein Mindestabstand von 3 cm zu den Wänden einzuplanen Einzelwaschbecken

Doppelwaschbecken

Einbauwaschtisch 1 Becken

Einbauwaschtisch 2 Becken

Handwaschbecken

Sitzwaschbecken

WC Spülung vor der Wand

WC Spülung Wandeinbau

Urinal

Duschwanne

Badewanne

Waschmaschine | Trockner

WB

DWB

EWT

EDWT

HWB

SWB

WCa

WCu

UR

DU

BW

WM TR

WB

–

–

–

–

–

25

20

20

20

20

20

20

DWB

–

–

–

–

–

25

20

20

20

20

20

20

EWT

–

–

–

–

–

25

20

20

20

15

15

20

HWB

–

–

–

–

–

25

20

20

20

20

20

20

SWB

25

25

25

25

25

–

25

25

25

25

25

25

WC

20

20

20

20

20

25

–

–

20

20

20

20

UR

20

20

20

20

20

25

20

20

–

20

20

20

DU

20

20

15

15

20

25

20

20

20

–

–

3

BW

20

20

15

15

20

25

20

20

20

–

–

3

WM TR

20

20

15

15

20

25

20

20

20

3

3

–

Wand

20

20

–

–

20

25

20 25*

20 25*

20 25*

–

–

20

* Bei Wänden auf beiden Seiten.

Gibt es keine Anforderungen bezüglich einer barrierefreien Nutzung der Sanitärräume, kommen in der Praxis häufig noch die Planungsgrundlagen der im Jahr 2007 zurückgezogenen DIN 18 022 zur Anwendung. Diese besagt, dass zwischen zwei Sanitärobjekten in Bad und WC ein seitlicher Abstand von 20–25 cm eingehalten werden soll; zwischen Sanitärobjekten und Wänden i. d. R. 20 cm. Vor Sanitärobjekten ist eine Bewegungsfläche von mindestens 75 cm Tiefe vorzusehen. Auf der Bedienseite von Wasch- und Trockengeräten beträgt der Mindestabstand sogar 90 cm.

Neben den sanitären Einrichtungsgegenständen sind Möbel für die Aufbewahrung von Handtüchern, Kosmetika, Reinigungs- und Arzneimittel, Toilettenpapier etc. einzuplanen. In Wohneinheiten ohne Hausarbeitsraum und Keller müssen im Bad Stellflächen und Anschlüsse für Waschmaschine und Wäschetrockner und wenn möglich, Arbeitsflächen vorgesehen werden. Für Vorwandinstallationen und Installationsschächte ist ein zusätzlicher Flächenbedarf zu berücksichtigen. Für Vorwandinstallationen können, gemessen von der Rohbauwand bis zur Vorderkante der Beplankung (ohne Fliesen), folgende Maße zugrunde gelegt werden:

Kapitel 2 • Sanitärräume

48

1

.. Tab. 2.7  Mindestbewegungsflächen vor sanitären Einrichtungsgegenständen gem. VDI 6000-1. Bei gegenüberliegender Anordnung von sanitären Ausstattungsgegenständen ist ein Abstand ≥ 75 cm vorzusehen. Bewegungsflächen vor sanitären Einrichtungsgegenständen dürfen sich überschneiden, wenn eine Gleichzeitigkeit bei der Benutzung ausgeschlossen werden kann

2

Einzelwaschbecken

Doppelwaschbecken

Einbauwaschtisch 1 Becken

Einbauwaschtisch 2 Becken

Handwaschbecken

Sitzwaschbecken

WC Spülung vor der Wand

WC Spülung Wandeinbau

Urinal

Duschwanne

Badewanne

Waschmaschine | Trockner

Breite [cm]

90

150

90

150

70

80

80

80

60

80 (70*)

90

90

Tiefe [cm]

55

55

55

55

45

60

60

60

60

75

75

90

3 4 5 6

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

--

17 cm bei horizontaler Leitungsführung, 25 cm bei vertikaler Leitungsführung.

Empfehlungen für Maße bei Böden im Dachraum zeigt . Abb. 2.22. zz Ausstattung

Zur Grundausstattung von Badezimmern in Wohnungen gehören eine Badewanne/Dusche, ein Waschtisch sowie ein WC-Becken. Abhängig von den individuellen Bedürfnissen und den gegebenen Platzverhältnissen, kann die Einrichtung um Bidet, Urinal, Badezimmermöbel bis hin zu Sauna, Whirlpool und Schwimmbecken erweitert werden.

200

7

* Bei Eckeinstieg.

60

Form und Maße der sanitären Ausstattungsgegenstände werden i. d. R. durch die vorgesehene Funktion bestimmt. Anhaltswerte für die Abmessungen und Montagehöhen der gebräuchlichsten Sanitärobjekte sind in der VDI 6000-1 (. Tab. 2.8) gegeben, die jedoch herstellerspezifisch variieren können. Aus Gründen der Hygiene sollten Sanitärobjekte glatte, porenfreie und gut zugängliche Oberflächen haben um die Ablagerung von Schmutz und Ansiedlung von Krankheitskeimen zu vermeiden. zz Waschbecken/Waschtisch

Waschbecken, im Fachhandel üblicherweise als Waschtisch bezeichnet, dienen vorwiegend der Reinigung einzelner Körperteile unter fließendem oder stehendem Wasser. Handwaschbecken unterscheiden sich von Waschtischen lediglich in der Größe. Sie sind kleiner und daher nur zum Händewaschen, z. B. in WC-Räumen, geeignet. Gebräuchliche Werkstoffe für Waschtische und Handwaschbecken sind in erster Linie Sanitärporzellan; daneben Sanitärkeramik, emaillierter Stahl, Acryl, Mineralwerkstoff, Naturstein, Beton und Edelstahl. Weitere, im gleichen Raum angeordnete Sanitärgegenstände, wie Wanne, WC-Becken, Bidets und Zubehörteile sollen nach Möglichkeit auch in

80

.. Abb. 2.22  Bei der Planung von Bädern im Dachraum, ist in stehender Position vor dem Sanitärobjekt für ausreichend Kopffreiheit zu sorgen

Nuancen die gleichen Farben aufweisen, selbst bei unterschiedlichen Materialien (z. B. Keramikwaschtisch neben emaillierter Stahlwanne) und verschiedenen Fabrikaten. Waschtische sind mit Einzel- und Doppelbecken, frei montiert oder als Einbau-, Unterbau- oder Aufsatzwaschtische erhältlich. Die Ablaufgarnitur und die Anschlüsse für die Auslaufarmatur können sichtbar oder verdeckt hinter einer Halbsäule, Standsäule oder in einem Waschtischunterschrank geführt werden (. Abb. 2.23). Die Befestigung des Waschtisches erfolgt bei tragfähigen Wänden mit speziellen Stockschrauben oder bei Leichtbauwänden mit einem vorgefertigten Montagegerüst. Die Nennweiten der Anschlüsse betragen für Warm- und Kaltwasser jeweils DN 15–20 für Abwasser DN 40. Eckventile befinden sich unterhalb des Beckens beim Austritt der Leitungen aus der Wand. Kalt- und Warmwasserzuleitungen können hier abgesperrt werden. Die Eckventile sind i. d. R. 25 bis 30 cm unter Oberkante Beckenrand mit einem Abstand untereinander von 15 bis 33 cm angebracht. Bei nebeneinander angeordneten Wasseranschlüssen sollten sich der Warmwasser­ anschluss auf der linken und der Kaltwasseranschluss auf der

2

49 2.1  •  Wirtschafts- und Sanitärräume in Wohnungen

.. Tab. 2.8  Standardmaße und Montagehöhen über Fertigfußboden von sanitären Einrichtungsgegenständen gem. VDI 6000-1 Einzelwaschbecken

Doppelwaschbecken

Einbauwaschtisch 1 Becken

Einbauwaschtisch 2 Becken

Handwaschbecken

Sitzwaschbecken

WC Spülung vor der Wand

WC Spülung Wandeinbau

Urinal

Duschwanne

Badewanne

Waschmaschine | Trockner

Breite [cm]

60

120

70

140

45

40

40

40

40

80

170

60

Tiefe [cm]

55

55

60

60

35

60

75

60

40

80

75

60

Höhe [cm]

85 bis 90

38 bis 42

60

65

40

–

A

85-90

B

60-70

OKF

8

25-30

20-40

A

30-40

60

55

38-42

KW 15-33

WW

40

7-8

B 38-42

.. Abb. 2.23  Installationshöhen für Zulaufarmaturen und Ablaufanschluss bei Waschtisch-Waschplätzen. A Anschlüsse sichtbar. B Anschlüsse hinter einer Halbsäule bzw. Standsäule

rechten Seite befinden. Der Ablaufanschluss befindet sich, abhängig von der Bauhöhe des Waschbeckens, etwa 20 bis 40 cm unter Oberkante Beckenrand zwischen den Eckventilen. Der Ablauf des Beckens wird üblicherweise mittels ExzenterAblaufgarnitur, einem Übertragungsmechanismus zwischen Betätigungshebel und Verschluss, geöffnet bzw. verschlossen. Waschtische und Handwaschbecken haben wandseitig auf ihrer oberen Fläche mehrere Stellen dünnerer Wandstärken, um dort 1–3  Hahnlöcher zum Einsetzen von Armaturen („Wasserhähnen“) schlagen zu können. Spiegel oberhalb von Waschtischen sollen in etwa den Höhenbereich zwischen 1,30 m und 1,70 m über OKF einnehmen. zz Sitzwaschbecken

Sitzwaschbecken (Bidets) gehören in romanischen Ländern seit langem zur Grundausstattung des Bades, sind aber auch in gut ausgestatteten Bädern in Nordeuropa zu finden. Sie sind für Unterkörperwaschungen wie auch zur Fußpflege bestimmt und werden zusätzlich zum WC-Becken im Badezimmer eingebaut. Das Bidet wird i. d. R. neben dem WC-Becken angeordnet und sollte diesem in Form, Farbe und Abmessungen entsprechen. Anwendung finden vorwiegend Modelle aus Sanitärporzellan.

60

OKF

OKF .. Abb. 2.24  Bodenstehendes (A) und wandhängendes (B) Bidet nach Katalogzeichnungen der Firma Keramag. Die Installationsmaße der Eckventile und der Ablaufanschlüsse variieren herstellerabhängig

Sitzwaschbecken werden bodenstehend oder wandhängend montiert (. Abb. 2.24). Wandhängende Modelle kommen üblicherweise in Verbindung mit Vorwandinstallationen zum Einsatz, wo sie an einem Montagerahmen befestigt werden. Bei entsprechender Tragfähigkeit ist auch eine Wandverankerung mit Stockschrauben möglich. Standmodelle werden mit Schrauben am Fußboden befestigt. Unter hygienischen Gesichtspunkten ist ein wandhängendes Bidet zu bevorzugen, da unter dem Objekt gereinigt werden kann und sich keine Schmutzecken bilden. Die Mischbatterie wird als Wandbatterie oder als Standbatterie am Beckenrand i. d. R. wandseitig angebracht. Seifenablage, Handtuchhalter und ggf. ein Haltegriff in unmittelbarer Nähe sollten nicht vergessen werden. Angeschlossen werden Sitzwaschbecken an Kalt- und Warmwasser mit einer Nennweite von DN 15–20 und an das Abwasser mit DN 40.

50

Kapitel 2 • Sanitärräume

1 2

Silikondichtung/Hinterfüllung

3 4

Parallelform

Diagonalform

Körperform

5

Anpressleiste

6 7

.. Abb. 2.26  Kombination von Wannenleiste und Fußgestell (. Abb. 2.27) mit wasserdichtem Wandanschluss

8

vorgefertigten Verkleidung mit Fliesenbelag, Kunststoffbeschichtung, Echtholz, Holzdekor oder emailliertem Stahlblech/Acryl eingebaut. Alternativ kommen kastenförmige Wannenträgern aus Polystyrol-Hatschaum in Frage (. Abb. 2.28). Diese weisen sehr gute Schall- und Wärmedämmeigenschaften auf. Fliesen können direkt, im Dünnbettverfahren, auf den Wannenträger aufgebracht werden. Ein Untertritt außen an der Wannenlängsseite, entweder in Form eines mindestens 4–6  Platten breiten Streifens, der 8–10 cm zurückspringt, oder besser noch als wannenhohe Abschrägung, erleichtert die Wannenreinigung. Ein Revisionsrahmen in der seitlichen Wannenverkleidung soll den unter dem Wannenablauf befindlichen Geruchverschluss zugänglich machen. Der übliche Revisionsrahmen besteht aus einem Metallrahmen mit 4–6 unverfugten, durch eine Schraubvorrichtung gehaltenen Fliesen. Der Revisionsrahmen kann entfallen, wenn der Wanneninhalt über einen Badeablauf (Durchlaufgully) und dessen Geruchverschluss abläuft (vgl. . Abb. 3.40). Die Normalhöhe für den Einbau beträgt 45 bis 60 cm über OKF. Es sollte darauf geachtet werden, dass unter der Wanne noch mindestens 10–15 cm für den Geruchverschluss (Sperrwasserhöhe: 5 cm) vorhanden ist. Eine niedrigere Montagehöhe zwischen 35–45 cm kann durch einen Einbau ohne Wannenfüße oder durch eine Aussparung in der Rohdecke erreicht werden. Die geringere Einbauhöhe erleichtert den Einstieg für Kinder und älteren Menschen. Ein bodenbündiger Einbau in ein Podest erschwert den Einund Ausstieg aus der Wanne und ist damit für die barrierefreie Badbenutzung wenig geeignet. Zweckmäßigerweise sollten Wannen nach der Wandverfliesung, aber vor dem Verfliesen des Bodens aufgestellt werden, so dass sie in die vom Fliesenleger ausgesparte Wandfläche einzustellen und leicht auszurichten sind. Infolge temperaturbedingter unterschiedlicher Ausdehnung von Wanne und Wand, sowie als Folge einer elastischen Wannenaufstellung, lässt sich zwischen Wannenrand und

9 Pool

Eckwanne

10

.. Abb. 2.25  Verschiedene Wannentypen

11

zz Badewanne

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Sechseckwanne

Badewannen werden in einer Vielzahl von Formen (Eck-, Körperform-, Parallel-, Rund-, Oval-, Diagonalwanne u. v. m.) und Größen angeboten (. Abb. 2.25). Die den Mindestmaßen gemäß VDI 6000-1 betragen 1,70/0,75 m. Die Wannentiefe, gemessen von Oberkante Wannenrand bis Oberkante Ablauf beträgt bei den handelsüblichen Modellen 41 bis 47 cm. Kriterien für die Auswahl der Badewannengröße können die gegebenen Platzverhältnisse oder die Körpergröße und Anforderungen des Nutzers sein. Badewannen für die Benutzung im Liegen (sog. Liegewannen) stehen herstellerabhängig in abgestuften Längen von etwa 1,40 bis 2,0 m zur Auswahl. In Wohneinheiten kleineren Zuschnitts können Kurzwannen, Stufenwannen oder Raumsparwannen eingesetzt werden. Als Werkstoffe werden vorwiegend durchgefärbtes Sanitäracryl und porzellanemailliertes Stahlblech verwendet, aber auch Mineralguss, Naturstein, Holz und Beton. Gusseiserne Wannen sind kaum noch im Handel erhältlich. Badewannen werden i. d. R. in einer Nische oder Ecke eingebaut, an der flachen Wand, aber auch freistehend im Raum positioniert. Aus psychologischen Gründen empfiehlt es sich, dass Kopfende der Wanne mit Blick auf die Badezimmertür auszurichten. Einbauwannen aus Stahl und Sanitäracryl werden üblicher­ weise auf Fußgestellen mit höhenverstellbaren Füßen (. Abb. 2.27) aufgesetzt und bei Wand- und Nischeneinbau mit Wandankern oder –leisten an der Wand befestigt (. Abb. 2.26). An ihren freistehenden Seiten werden sie entweder abgemauert und mit Fliesen verkleidet oder mit einer

51 2.1  •  Wirtschafts- und Sanitärräume in Wohnungen

schalldämmende Einlage

Silikondichtung/Hinterfüllung

EPS-Wannenträger

.. Abb. 2.28  Wannenträger aus Polystyrol-Hartschaum mit wasserdichtem Wandanschluss an die Wandfliesen .. Abb. 2.27  Wannenauflage auf höhenjustierbaren Schraubfüßen

Wandfliesen keine wasserdichte Mörtelfuge herstellen. Außerdem begünstigt ein starrer Anschluss die Übertragung von Körperschall. Bei der Wannenmontage sollte daher ein Wannenrand-Dichtungsprofil aus alterungsbeständigem Kunststoff in die Fuge eingelegt werden, das abschließend mit einem dauerelastischen fungiziden Material verfugt wird (. Abb. 2.26). Schwimmende Estriche gehen zweckmäßigerweise unter der Wanne durch. Bei Aufstellung auf die Rohdecke sollte auf körperschalldämmende Auflagerung geachtet werden. Elastomer-Zwischenlagen zwischen Wanne und angrenzenden Bauteilen wirken sich schalltechnisch günstig aus. Eine wärme- und schalldämmende Ausstopfung des Hohlraumes unter der Wanne ist zu empfehlen. Weniger aufwendig ist es, die Wannenaußenseiten vor dem Wanneneinbau mit Schaumstoffplatten zu bekleben. Freistehende Wannen können eine eckige, ovale oder runde Form haben. Sie sind entweder aus einem Stück gefertigt oder erhalten eine Verkleidung aus Holz, Sanitäracryl oder Fliesen. Soll die Wanne von allen Seiten zugänglich sein, ist eine Raumgröße von mind. 12 m² erforderlich. Wasser- und Abwasseranschlüsse müssen an der Position der Wanne im Boden vorgesehen werden. Der Wasserzulauf kann entweder über am Boden verankerte Standarmaturen oder in den Wannenkörper integrierte Armaturen erfolgen. Das Ablauf- und das Überlaufventil befinden sich entweder in der Mittelachse am Fußende oder in der Mitte der Wanne. Der Wasserablauf der Badewanne kann direkt mit einem Geruchsverschluss in der Nennweite DN 50 oder über einen Bodenablauf erfolgen. Nach Einmündung in einen Bodenablauf beträgt die Nennweite DN 70. Die Zulaufarmaturen haben eine Nennweite von DN 15 oder DN 20. Wannenfüllarmaturen werden entweder am Fußende oder an der Längsseite der Wanne installiert. Üblicherweise ist eine Handbrause, ggf. mit höhenverstellbarer Gleitstange, an die Wannenfüll- und Brausebatterien angeschlossen.

Bei Wannen mit Whirlsystemen wird Wasser aus der Wanne abgesaugt und motorisch beschleunigt über Düsen in den Seitenwänden, dem Wannenboden oder der Rückwand, dem Wanneninhalt, ggf. unter Luftbeimischung, wieder zugeführt. Die Steuerung der Düsen erfolgt über ein Bedienelement am Wannenrand. Abnehmbare Wannenverkleidungen erleichtern die Zugänglichkeit der unterhalb der Wannen angeordneten Technik (Wasserpumpen, Gebläse). An besondere Wannentypen ist die Whirltechnik i. d. R. nicht gebunden. zz Dusche

Duschen für die Ganzkörperreinigung, im stehen oder sitzen unter fließendem Wasser, können in kleinen Wohneinheiten als Alternative zur Badewanne eingesetzt werden oder in größeren Wohneinheiten als Ergänzung zur Badewanne im Badezimmer bzw. als zusätzliches, separates Duschbad eingeplant werden. Duschwannen gibt es als Quadrat-, Eck-, Rund- und Rechteckwannen in unterschiedlichen Abmessungen aus emailliertem Stahlblech, Chromnickelstahl, Feuerton und Acryl. Die gängigsten Größen sind 80 × 80 cm und 90 × 90 cm (äußere Abmessungen). Die Höhe variiert von etwa 3,5 cm für den bodenbündigen Einbau bis 30 cm. Bei entsprechender Ausbildung des Fußbodens mit einem Gefälle von 1–2 % zu einem Bodenablauf, kann auch auf eine Duschwanne verzichtet werden. Überall dort, wo die Dusche täglich in Anspruch genommen wird, die Badewanne jedoch nur gelegentlich (der Regelfall), sollte die Duschnische ausreichend groß bemessen sein. Erst ab 90/110 cm Grundfläche ist eine Nutzung ohne Kollisionen mit Nischenbegrenzung und vorstehenden Armaturen möglich. Eine Sitzstufe ist wünschenswert. Bei mangelnder Stellfläche im Bad sollte nicht die Nischenabmessung, sondern vorrangig die Wannenlänge reduziert werden. Der Einbau einer Duschtasse erfolgt i. d. R. mit höhenverstellbaren Fußgestellen wie bei Badewannen (. Abb. 2.29), sofern

2

52

Kapitel 2 • Sanitärräume

1 2 3

OK Wanne

4

Standfläche OKF

Standfläche

1-2%

OKF

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

.. Abb. 2.29  Einbau der Duschtasse auf einem höhenjustierbaren Fußgestell

nicht aus schalldämmtechnischen Gründen ein Hartschaum­ unterbau vorgezogen wird. Bündig mit der Fußbodenoberfläche einzubauende Duschplätze erfordern einen entsprechend hohen Fußbodenaufbau um die Bodenabläufe und die horizontale Anschlussleitung darin unterzubringen (. Abb. 2.30). Vertiefungen bzw. Aussparungen in der Deckenplatte ermöglichen eine geringere Aufbauhöhe des Fußbodens. Von verschiedenen Herstellern werden dafür punkt- und linienförmige Entwässerungssysteme mit Anschluss an Bodenabläufe geringer Bauhöhe (ab ca. 45 mm) sowie einbaufertige Duschelemente mit integriertem Gefälle angeboten. Bei den Duscharmaturen gibt es verschiedene Brauseköpfe, die sich im Strahlbild (u. a. Regen-, Stachel-, Fächerduschen), das möglichst veränderbar sein sollte, wie auch in der Durchflussleistung unterscheiden. Festmontierte Brauseköpfe sind unter Berücksichtigung von Fliesenformaten in etwa folgenden Höhen anzubringen (. Abb. 2.31): 1,8–2,3 m Kopfbrause, 1,7–2,0 m Körperbrause (Nackenbrause), 1,4–1,6 m Seitenbrause (Schulterbrause), 1,1–1,5 m Seitenbrause (Rückenbrause), 0,55–0,75 m Unterbrause (Beinbrause), 0,45–0,6 m Unterbrause (Fußbrause).

----

Eine Schlauchbrause, die höhenverstellbar an einer senkrechten Gleitstange befestigt werden kann, hat gegenüber fest montierten Brauseköpfen zudem den Vorzug der bequemen Handhabung beim säubern der Wanne und Nische. Die Strahlstärke von Handbrausen kann i. d. R. verändert werden, z. B. vom Normalstrahl zu weichem Strahl oder pulsierendem Massagestrahl. Darüber hinaus bieten Hersteller verschiedene Duscharmaturen an, die aus der Saunakultur bzw. aus dem therapeutischen Bereich übernommen wurden, wie z. B. Rainshower- und Schwallbrausen, Wasserschütten, Kneipschlauch und seitliche Massagedüsen. Beim Duschen werden bereits Änderungen der Wassertemperatur um 2 K registriert. Bei etwa 40 °C liegt die Schmerz-

.. Abb. 2.30  Bodengleicher Duschplatz mit Bodenablauf

schwelle, ab etwa 50 °C besteht Verbrühungsgefahr. Thermostatische Armaturen, die bei 38–40 °C arretierbar sind, erleichtern nicht nur Familien mit Kindern die Benutzung. Der Einbau erfolgt üblicherweise in einer Raumecke oder -nische, aber auch frei im Raum. Duschabtrennungen zum Schutz gegen spritzendes Wasser werden gefliest, aus Glasbausteinen aufgesetzt oder aus Sicherheitsglas erstellt. Daneben sind bewegliche Abschlüsse im Handel erhältlich. Sie bestehen im Regelfall aus Kunststoffgläsern in Kunststoff- oder Aluminiumrahmen mit Schiebeoder Falttüren. Bei Schiebetüren sollte auf einfache Reinigungsmöglichkeit der Führungen geachtet werden. Spritzvorhänge müssen so angeordnet sein, dass sie abtropfendes Wasser in die Brausewanne leiten. Der Wasserablauf der Duschwanne kann direkt mit einem Geruchsverschluss in der Nennweite DN 50 oder über einen Bodenablauf erfolgen. Nach Einmündung in einen Bodenablauf beträgt die Nennweite DN 70. Die Zulaufarmaturen haben eine Nennweite von DN 15 oder DN 20. Der Fliesenanschluss der Duschwanne ist analog zur Badewanne ausführbar. zz WC-Becken

Eine Toilette mit Wasserspülung zählt in Europa zur Standardausstattung von Bädern. Als Materialien kommen vorwiegend Sanitärporzellan und Sanitärkeramik zum Einsatz. Bei den Beckenbauarten ist grundsätzlich zwischen Flachund Tiefspülbecken (. Abb. 2.32) zu unterscheiden. Flachspülbecken mit flacher Schüssel und geringem Wasserinhalt waren bis vor einigen Jahren in Deutschland vorherrschend. Der Geruchsverschluss befindet sich bei diesen Modellen im tiefer liegenden Ablauf und die Geruchsentwicklung ist dementsprechend ausgeprägter. In Neubauten werden sie zunehmend verdrängt durch Tiefspülbecken mit trichterförmigem Becken, in denen das stehende Wasser den Geruchsverschluss bildet und die Geruchsentwicklung wesentlich geringer ist. Absaugbecken, eine Variante des Tiefspülbeckens, arbeiten geräuscharm, da eine stürzende Wassersäule nicht erforder-

2

53 2.1  •  Wirtschafts- und Sanitärräume in Wohnungen

Kopfbrause

A Körperbrause

B

.. Abb. 2.32  WC-Becken bodenstehend (nach Katalogzeichnung Keramag): A Tiefspülbecken, B Flachspülbecken

Schulterbrause

40

A

60

Rückenbrause

38-42

Beinbrause

Fußbrause

40

B

lich ist. Ein Teil des Spülwassers wird unter Umgehung des Beckens direkt in den Geruchverschluss geführt und das Becken dabei infolge Heberwirkung abgesaugt. In der Regel werden Absaugbecken mit einem tiefhängenden Spülkasten kombiniert. Sie benötigen eine relativ große Wassermenge und sind anfällig für Abflussverstopfungen. In Deutschland wird diese Beckenbauart kaum noch verwendet. Flach- und Tiefspülbecken liegen preislich etwa auf gleichem Niveau, Absaugbecken etwas höher. Unabhängig von der Spültechnik können die WC-Becken wandhängend oder bodenstehend montiert werden (. Abb. 2.33). Wandhängende WC-Becken erleichtern die Reinigung und sind somit unter hygienischen Gesichtspunkten zu bevorzugen. Sie sind mittels zweier Steinschrauben sorgfältig an der Wand zu verankern (sofern sie nicht an Montageelementen einer Vorwandinstallation oder einer Leichtbauwand zu befestigen sind). Die erforderliche Mindestmassivwanddicke beträgt 11,5 cm. Bei geringerer Wanddicke oder labilem Wandbaumaterial werden Stützkonstruktionen in Winkelform aus Stahl erforderlich. Die unteren Schenkel der Stützkonstruktion können u. U. Schallbrücken zwischen Rohdecke und schwimmendem Estrich bilden. Mit 55–60 cm Ausladung beanspruchen wandhängende Becken weniger Platz als bodenstehende Modelle.

60

.. Abb. 2.31  Brauseanlagen mit fest montierten Brauseköpfen

38-42

.. Abb. 2.33  WC-Becken bodenstehend (A) und wandhängend (B)

Bodenstehende WC-Becken werden i. d. R. mit Schrauben auf dem fertigen Fußboden verankert. Der Anschluss an das Abwassersystem erfolgt über einen unteren oder hinteren Abgang, d. h. sie entwässern in Richtung Decke oder Wand, z. T. auch schräg seitlich. Genormt sind z. Z. Flach- und Tiefspülbecken mit freiliegendem, waagerecht nach hinten führenden Ablauf, mit freiliegendem nach unten (22°, 45°, 90°) sowie mit verdeckt innerhalb des WC-Sockels nach unten führenden Ablauf. WC-Spüleinrichtungen können als Spülkästen oder Druckspüler, verdeckt oder freiliegend, vorgesehen werden. Wandhängende WC-Becken erhalten i. d. R. wandeingebaute Spülvorrichtungen. Bei eingebauten Spüleinrichtungen findet ein über mehrere Geschosse geführtes Schmutzwasserfallrohr DN 100 meist keinen Platz mehr unmittelbar hinter dem WC-

54

Kapitel 2 • Sanitärräume

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

.. Abb. 2.34  Befestigung wandhängender WC- und Bidetbecken unter Verwendung von selbstklebenden Schutzmatten in Verbindung mit Schallschutz-Befestigungshülsen (hier Geberit) bewirken eine erhebliche Reduktion von Körperschall. Nach dem gleichen Prinzip können auch bodenstehende Becken schalldämmend befestigt werden. Eine schallschutztechnische Entkopplung von Sanitären- Ausstattungsgegenständen (Waschtisch, WC-Becken, Bidets) sind unumgänglich, wenn ein erhöhter Schallschutz gem. VDI 4100 vereinbart wurde

Becken mit der zentrisch anzuordnenden Spüleinrichtung. Es wird daher üblicherweise seitlich versetzt angeordnet. Es sind Spülkästen nach DIN EN 14 055 oder Druckspüler nach DIN EN 12 541 zu verwenden (. Abb. 2.36). Drückspüler nutzen für den Spülvorgang den Wasserdruck der Leitung. Im Gegensatz zu Spülkästen halten sie stets Spülwasser ohne Wartezeit zur Verfügung. Voraussetzung ist ein ausreichender Wasserdruck. Bei einem Leitungsquerschnitt von DN 20 wird ein Mindestfließdruck von 1,0 bar und bei einer Nennweite von DN 25 wird 0,8 bar empfohlen. Eine gesonderte Wasserzuleitung ab Verteilerbatterie kann bei niedrigen Netzdrücken verhindern, dass bei Betätigung des Druckspülers der Wasserdruck an anderen Entnahmestellen abfällt. Anstelle ursprünglich relativ geräuschvoller Ausführungen wurden inzwischen ausgesprochen leise Modelle entwickelt (Armaturengruppe I). Druckspüler mit ZweimengenSpültechnik sind mit zwei Tasten ausgestattet und bieten folgende Dosiermöglichkeiten: normale Spülung mit 6 oder 9 l (einstellbar) oder Sparspülung mit ca. 3 l.

--

Spülkästen werden i. d. R. entweder direkt auf den rückwärtigen Teil des WC-Beckens aufgesetzt (Spülkasten und Becken können auch baulich eine Einheit bilden) oder in die hinter dem Becken befindliche Wand eingebaut. Die Nischentiefe beträgt dann mindestens 11,5 cm. Halbhoch oder hoch angeordnete Spülkästen sind inzwischen kaum noch gebräuchlich. Der Querschnitt der Zuleitung beträgt DN 15. Extrem flache Vorwand-Spülkästen von etwa 10 cm Tiefe kommen ggf. bei beengten räumlichen Verhältnissen in Betracht. Auch Spülkästen sollten für 6 oder 9 l Spülvolumen einstellbar sein, mit einer Spartaste zum Unterbrechen des Spülvorganges. Die Bestrebungen, den Trinkwasserverbrauch einzuschränken, schließen WC-Spülungen ein. Entsprechend DIN 1986-

.. Abb. 2.35  Montageelement zur Befestigung wandhängender WC- und Bidet-Becken bei Vorwandinstallationen

100 reicht eine Spülwassermenge von 6 oder 9 Litern (ggf. wassersparende Klosettanlagen mit 4,0/4,5 l) aus. Wieviel Wasser zum Durchspülen des WC-Siphons benötigt wird, hängt von den hydraulischen Eigenschaften des WC-Beckens ab. Ob für ein Becken 6 oder 9 l Spülwasser erforderlich sind, ist an der Kennzeichnung zu erkennen, die im Bereich der Sitzbefestigung eingebrannt ist. zz Urinale

Urinalbecken (. Abb. 2.37) haben in privaten Haushalten bisher kaum Eingang gefunden. Zum Einsatz kommen sie i. d. R. in wandhängender Ausführung aus Sanitärporzellan oder -keramik vor gefliesten Wänden. Die Befestigung erfolgt ähnlich wie bei WC- und Bidet-Becken mit Steinschrauben direkt an der Wand (bei ausreichender Tragfähigkeit) oder bei Vorwandinstallationen über ein Montagegerüst. Mit einem Ablauf DN 50 werden sie an die Abwasserleitung angeschlossen. Der Wasserzulauf erfolgt über einen Kaltwasseranschluss DN 15. Urinale können mit einer automatischen Spülvorrichtung versehen werden, die z. B. mikrowellengesteuert nach jeder Benutzung in Betrieb geht (und unterscheidet, ob sich jemand nähert oder entfernt). Die Steuerung kann über das Stromnetz gespeist werden oder netzunabhängig von einer Batterie. Das Spülwasservolumen von modernen Urinalen liegt im Bereich von 0,5–1,0 Liter je Spülvorgang. zz Armaturen

Sanitärarmaturen sind in großer Vielfalt im Handel erhältlich. Neben den Absperrorganen innerhalb eines Leitungsstranges, den sog. Durchgangsventilen, sind Mischbatterien (Warm-

2

55 2.1  •  Wirtschafts- und Sanitärräume in Wohnungen

40

40

ca. 65

A

B

C

D

E

F

.. Abb. 2.36  Anordnungsvarianten von Spülkästen und Druckspüler für WC-Becken nach DIN EN 14 055 und DIN EN 12 541: A tiefhängender Aufputz-Spülkasten, B Wandeinbau-Spülkasten, C aufgesetzter Spülkasten (WC-Kombination) bzw. angeformter Spülkasten (Einstückanlage), D halbhochhängender | hochhängender Aufputz-Spülkasten, E AufputzDruckspüler, F Wandeinbau-Druckspüler

wasserarmaturen) und Auslaufventile (Kaltwasserarmaturen) zu unterscheiden.

.. Abb. 2.37  Wandhängendes Urinalbecken mit angeformtem Geruchsverschluss

Auslaufventile

A

B

C

Waschtischarmaturen

Ihren schalltechnischen Eigenschaften entsprechend, sind Armaturen in zwei Gruppen eingeteilt: Armaturengruppe I und II. Armaturen der Gruppe II dürfen gem. DIN 4109 nicht an Wänden angeordnet werden, die an fremde Wohn-, Schlaf- und Arbeitsräume grenzen, auch nicht an Wänden, die diese Wände flankieren (vgl. . Abb. 1.10 und 1.11). Marktgängige Armaturen entsprechen im Regelfall den Anforderungen der Gruppe I. Auslaufventile (Zapfhähne) dienen in Wohngebäuden ausschließlich zum Zapfen von Kaltwasser ohne Heißwasser-Zumischung und werden als Standventil beispielsweise auf Handwaschbecken von WC-Räumen oder über dem Becken als Wandventil installiert. Als Wandventil mit Schlauchverschraubung, d.  h. mit Anschlussmöglichkeit für einen Schlauch, werden sie im Garten, in Garagen und Heizungskellern, aber auch für die Gebäudereinigung in größeren Sanitärräumen verwendet. Mischbatterien bestehen aus der Kombination je eines Kaltund Warmwasserventils. Die Wassertemperatur wird entweder manuell durch Betätigen der Ventile eingestellt oder thermostatisch gesteuert. Sie werden entweder als Unterputzarmatur auf bzw. in der Wand oder als Standbatterie auf dem Waschtisch montiert. Als Wandbatterien versorgen sie vornehmlich Ausgussbecken und Badewannen, letztere in Form sog. Wannenfüll- und Brausebatterien (. Abb. 2.38). Wandbatterien für Duschwannen gibt es sowohl für Aufwandmontage als auch für den Wandeinbau, wobei nur die Bedienungsgriffe sichtbar bleiben. Standbatterien versorgen in erster

D

E

F

Wannen-/Duscharmaturen

G

H

.. Abb. 2.38  Wasserentnahmearmaturen (in Anlehnung an Katalogzeichnungen der Firma Hansgrohe): A Auslauf-Standventil, B Auslauf-Wandventil, C Auslaufventil mit Schlauchverschraubung, D Einhand-Standarmatur, E Zweigriffarmatur, F 3-Loch-Wandarmatur, G Einhand-Wannenbatterie mit Brausegarnitur, H 4-Loch-Wannenkombination

Linie Waschtische und Spülen. Für die Montage werden an den dafür vorgerichteten dünneren Stellen des sanitären Einrichtungsgegenstandes sogenannte Hahnlöcher eingeschlagen. Eckventile unter Waschtischen, Handwaschbecken usw. ermöglichen es, den Wasserzufluss zu den Armaturen abzusperren. Grundsätzlich zu Unterscheiden sind Mischbatterien anhand ihrer Handhabung:

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

-

Kapitel 2 • Sanitärräume

Armaturen mit Drehgriffen (Zweigriffarmaturen) für warmes Wasser auf der linken und kaltes Wasser auf der rechten Seite. Einhandmischer regulieren bei vertikaler Betätigung (auf/ab) die Wassermenge, bei horizontaler Betätigung (drehen) das Temperatur-Mischverhältnis.

Darüber hinaus wird bei der Anbringung der Armaturen unterschieden zwischen: Einloch-Armaturen, die mit einem „Hahnloch“ oder einem Wandauslass auskommen, da der Wasserauslauf und die Bedienelemente entweder als Einhebelmischer oder Zweigriffarmatur eine Einheit bilden. Zweiloch-Armaturen mit separaten Auslassöffnungen für den Wasserauslauf und das Bedienelement (Einhebelmischer) als Stand- oder Wandbatterie. Dreiloch-Armaturen mit je einem Auslass für den Wasserauslauf und die Kalt- und Warmwasserventile für den Stand- oder Wandeinbau (Zweigriffarmatur).

-

Thermostat-Armaturen mischen das Wasser automatisch auf eine vorgewählte Temperatur. Wichtigste Anwendungsbereiche: Dusche (auch Wanne mit Schlauchbrause) und Sitzwaschbecken. Die stufenlos einstellbare Temperatur bleibt bei Veränderung der Durchflussmenge konstant, schützt also vor Verbrühungen und wirkt sich günstig auf die Wasserund Energiekosten aus, da Einregulierungsverluste entfallen. Berührungsfreie Ventilbetätigungssysteme mit elektronisch gesteuerten Sensorwasserhähnen werden weniger in Wohngebäuden als in öffentlichen Wasch- und Toilettenanlagen sowie im medizinischen und industriellen Bereiche installiert. Ein Strahlregler (Strahlzerteiler, Perlator) am Auslauf der Armatur (Brauseköpfe ausgenommen) verhindert durch Luftanreicherung ein Spritzen beim Auftreffen des Wasserstrahls auf das Becken. Sie können auch zusätzlich als Durchflussbegrenzer ausgebildet sein. Durchflussbegrenzer können dazu beitragen, erhebliche Wassermengen und Energie einzusparen. Die kleinen ringförmigen Metalleinsätze werden zwischen Auslauf der Armatur und Strahlregler geschraubt. Sie verhindern eine unbeabsichtigt hohe Wasserentnahme bei höherem Druck. Mit zunehmendem Druck verkleinert sich der Wasserdurchlass und bleibt ab einem bestimmten Fließdruck nahezu konstant. Je nach Verwendungszweck können Ausflussmengen zwischen 5 und 12 Liter pro Minute gewählt werden. Das Schließen und Öffnen eines Beckenablaufes erfolgt üblicherweise durch Betätigung eines armaturenintegrierten Hebels bzw. Zugknopfes. Dabei wird über ein Exzenter-Gestänge der Verschluss des Ablaufes vertikal in die Schließoder Öffnungsposition bewegt.

zz Abdichtungen

Da Wand- und Bodenflächen in Bädern in hohem Maße feuchtebelastet sind durch Spritzwasser, Wasserdampf und u. U. durch das Ablaufwasser bei bodenebenen Duschen/ Bodenabläufen, muss bei der Planung besonderes Augenmerk auf die Abdichtung gelegt werden. Geflieste Wand- und Bodenflächen im Spritzwasser- bzw. Ablaufbereich von Bad und Dusche erhalten zweckmäßigerweise eine Abdichtung, da das Fugennetz nicht absolut wasserdicht herzustellen ist. Normative Vorgaben sind lediglich für Abdichtungen in Nassräumen zu finden. Wobei die Norm Nassräume als Innenräume definiert, in denen nutzungsbedingt soviel Wasser anfällt, dass für die Ableitung ein Bodenablauf erforderlich ist. Bäder ohne Fußbodenentwässerung zählen im Sinne der DIN 18 195-1 demnach nicht zu den Nassräumen. Außerdem wird in der Norm besonderer Schutz für häusliche Bäder mit feuchtigkeitsempfindlichen Umfassungsbauteilen, wie es im Holz-, Trocken- und Stahlbau der Fall ist, gefordert. Die Abdichtung von mäßig beanspruchten Fußbodenflächen in Nassräumen im Wohnungsbau (mit Bodenablauf) erfolgt i. d. R. mit einlagig, vollflächig verlegten Dichtungsbahnen, die mind. 15 cm über die Oberfläche des Bodenbelags geführt werden muss. Zur Anwendung kommen dabei Bahnenabdichtungen nach DIN  18  195-5 (Bitumen-, Polymerbitumen-, Kunststoff-, Elastomerbahnen). An Wasserentnahmestellen wird die Abdichtung mindestens 20 cm über den Wasserauslauf (in der Dusche 20 cm über den Brausekopf) geführt. Ein hinreichender Schutz kann bei mäßig beanspruchten Flächen auch durch bauaufsichtlich zugelassene Verbundabdichtungen mit keramischen Fliesen hergestellt werden. Dabei handelt es sich um eine hochdichte Streich- bzw. Spachtelmasse aus Polymerdispersion, Kunststoff-Mörtel-Kombinationen oder Reaktionsharzen, die i. d. R. in zwei Schichten auf dem grundierten Untergrund aufgebracht wird. Nach dem Erhärten der Dichtungsschicht, kann der keramische Belag im Dünnbettverfahren verlegt und verfugt werden. Durchdringungen (Armaturen, Rohrdurchführungen, Bodenabläufe etc.) müssen mit Dichtflanschen und/oder Dichtmanschetten in die Flächenabdichtung eingebunden werden. An den Eckübergängen zwischen Wand und Boden und zwischen zwei Wänden werden Gewebe- bzw. Fugenbänder eingearbeitet. Zu Bodenabläufen hin ist ein Gefälle vorzusehen. Mindestgefälle wurden bisher in technischen Regelwerken nicht aufgeführt. Als sinnvolles Bodengefälle gelten: 1 % bei geringem Wasseranfall, 2 % bei normalem Wasseranfall, 3 % bei starkem Wasseranfall.

--

Der Abstand zwischen Einlaufrost und Wand sollte 10 cm nicht unterschreiten, um einen einwandfreien Anschluss der Flächendichtung an den Flansch des Ablaufkörpers zu ermöglichen. Hinweise zur Ausführung der Abdichtungsarbeiten finden sich in DIN 18 195 sowie im Merkblatt des Zentralverbands Deut-

57 2.1  •  Wirtschafts- und Sanitärräume in Wohnungen

≥ 15 cm über OKF

.. Abb. 2.39  Eckanschluss in einem Wohnungsbad über einer Geschossdecke mit einlagiger Dichtungsbahn für mäßig beanspruchter Abdichtung gem. DIN 18 195

sches Baugewerbe „Hinweise für die Ausführung von flüssig zu verarbeitenden Verbundabdichtungen mit Bekleidungen und Belägen aus Fliesen und Platten für den Innen- und Außenbereich“, vergl. . Abb. 2.39 und 2.40. zz Wand- und Bodenbeläge in Sanitärräumen

Die Auswahl geeigneter Materialen für die Oberflächen von Boden und Wänden sowie deren fachgerechte Verarbeitung ist entscheidend für die Gebrauchstauglichkeit und Langlebigkeit. Neben funktionalen Aspekten spielt die Ästhetische Wirkung eine große Rolle. Neben keramischen Boden- und Wandbelägen kommen Naturstein, Beton, Holz, Kunstharze u. v. m. zum Einsatz. Aufgrund des hohen Marktanteils, wird das Augenmerk hier jedoch in erster Linie auf die keramischen Beläge gerichtet. Wand- und Bodenfliesen werden in einer Vielzahl an Größen und Formaten angeboten. Die Abmessungen (ehemals DIN 18 155) sind nicht mehr genormt. In den letzten Jahren ließ sich ein Trend einerseits zu großformatigen Fliesen (z. B. 30 × 60, 60 × 60, 90 × 45 60 × 120), andererseits zu kleinteiligen Mosaikfliesen mit wenigen Zentimetern Kantenlänge ablesen. Große Fliesenformate schaffen durch den geringen Fugenanteil ruhige und großzügige Oberflächen. Mosaikfliesen hingegen eignen sich aufgrund der geringen Größe für die Bekleidung gewölbter Flächen und passen sich gut dem Gefälle eines geneigten Fußbodens an. Die Kombination unterschiedlicher Fliesenformate eignet sich für die Unterteilung verschiedener Funktionsbereiche im Bad. Steingutfliesen werden aus einem Gemisch von anorganischen Hartstoffen (Feldspat, Quarz, Schamotte) und Weichstoffen

.. Abb. 2.40  Eckanschluss in einem Wohnungsbad über einer Geschossdecke im Verbund mit keramischen Fliesen für mäßig beanspruchte Dichtungen

(Ton, Kaolin) hergestellt und bei etwa 1.000 °C gebrannt. Eine Glasur verhindert das Eindringen von Spritzwasser und ermöglicht eine problemlose Reinigung. Aufgrund der geringen Oberflächenhärte und Frostempfindlichkeit der Fliesen, sind sie nur für den Einsatz, in erster Linie als Wandfliesen, im Innenbereich geeignet. Steingutfliesen mit dickem Scherben können auch in gering beanspruchten Räumen, wie z. B. in Bädern im privaten Wohnbereich, als Bodenfliesen verlegt werden. Steinzeugfliesen werden bei Temperaturen oberhalb der Sintergrenze, bei etwa 1.200 °C, gebrannt. Auf diese Weise entsteht ein gegenüber mechanischer, chemischer und thermischer Beanspruchung widerstandsfähiger Scherben, der sowohl glasiert als auch unglasiert im Wand- und Bodenbereich eingesetzt werden kann. Hinweis auf die Belastbarkeit und den Verschleiß der Fliesen gibt die Abriebklasse nach DIN EN ISO 10 545-6 (unglasierte Fliesen und Platten) und DIN EN ISO 10 545-7 (glasierte Fliesen und Platten). Die Anforderungen an Fliesen unterscheiden sich je nach Einsatzort. Bodenfliesen in privaten Bädern sollten mindestens der Abriebklasse 2, von insgesamt 5 Klassen, entsprechen. Die Eigenschaften des Fliesenbelags im Hinblick auf die Rutschsicherheit, werden im gewerblichen Bereich durch die Einstufung in fünf Bewertungsgruppen, R 9 bis R 12, gem. DIN 51 130 ausgewiesen. R 9 steht dabei für geringe Rutschsicherheit und R 13 für höchste Rutschsicherheit. Für private Wohnungsbäder (und Küchen) gibt es keine bindenden Vorschriften bezüglich der Trittsicherheit des Bodenbelags. Abhängig vom individuellen Sicherheitsbedürfnis empfiehlt es sich dennoch, sich mindestens an der untersten Rutschfestigkeitsklasse (R 9) zu orientieren. Darüber hinaus bieten kleine Fliesenformate und der damit verbunden höhere Fugenanteil ebenfalls ein gewisses Maß an Trittsicherheit.

2

Kapitel 2 • Sanitärräume

2 3 4

A

B 10

20-30

5 6

zz Verlegung der Wandfliesen

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

A

C

.. Abb. 2.41  Übliche Konstruktionsdicken von Wandverfliesungen: A Wandfliesen im Dünnbett auf ebenem Untergrund, B Wandfliesen im Dünnbett auf Putz, C Wandfliesen im Dickbett

7

≥ 45

≥ 45

1

4

20

58

20-30

Wandflächen von Sanitärräumen wurden in der Vergangenheit üblicherweise bis zu einer Höhe von etwa 2 m (Türhöhe) mit Wandfliesen versehen. Mittlerweile werden, vornehmlich aus ästhetischen Gründen, nur noch die direkt Spritzwasserbelasteten Bereiche hinter dem Waschtisch und in der Dusch- und Badewannennische mit Fliesen belegt. Die restlichen Wandflächen werden i. d. R. mit einem Kalkzementputz versehen und (ggf. mit spezieller Feuchtraumfarbe) gestrichen. Das Ansetzen der Wandfliesen erfolgt entweder im Dickbettoder im Dünnbettverfahren (. Abb. 2.41). Bei der Verlegung im Dickbett werden die Fliesen auf einen Spritzbewurf aus Zementmörtel von mind. 15  mm Dicke (gem. VOB DIN 18 352) aufgesetzt, indem sie auf ihrer Rückseite mit einem Mörtelbatzen versehen, an die Wand gedrückt und angeklopft werden. Begonnen wird dabei mit der unteren Reihe, um die folgenden abzustützen. Überschüssiger Mörtel in den Fugen wird ausgekratzt. Die Gesamtdicke des Wandbelags beträgt i. d. R. 25–30 mm. Bei extremen Unebenheiten in der Wand kann ein Ausgleichsputz erforderlich werden. Voraussetzung für die Verlegung im Dünnbett sind planebene Wandflächen z. B. aus Fertigbetonteilen oder Gipskartonplatten. Bei größeren Unebenheiten ist zuvor ein Wandputz aufzubringen. Beim Floating-Verfahren wird der Dünnbettmörtel/-kleber dünn mit einer Glättkelle auf die Ansetzfläche aufgetragen und mit einem Kammspachtel abgezogen. Danach wird die Wandfliese in das Mörtel- bzw. Kleberbett eingedrückt. Beim Buttering-Verfahren wir der Dünnbettmörtel auf die Fliesenrückseite aufgetragen. Das Verfahren wird vorwiegend zum Ansetzen einzelner Fliesen, die z. B. auszuwechseln sind, oder zum Ansetzen von Sockelstreifen angewendet. Bei ungünstiger Beschaffenheit des Untergrunds oder zum Verlegen von großformatigen Fliesen werden gelegentlich auch beide Verfahren kombiniert. Das Verfugen erfolgt durch einschlämmen des Fugenmate­ rials. Die übliche Fugenbreite bei 15 × 15 cm Wandfliesen beträgt 2,3 mm, bei größeren Formaten bis zu 6 mm. Die VOB DIN 18 532 geht von folgenden Fugenbreiten aus:

B

.. Abb. 2.42  Übliche Konstruktionshöhen keramischer Beläge auf einer Dämmschicht: A Bodenfliesen im Dünnbettverfahren auf Zementestrich, B Bodenfliesen im Dickbettverfahren auf Zementestrich

-

Steinzeug- und Steingutfliesen ≤ 10 cm Seitenlänge: 1–3 mm, Steinzeug- und Steingutfliesen ≥ 10 cm Seitenlänge: 2–8 mm.

zz Verlegung der Bodenfliesen

Auch die keramischen Bodenbeläge können sowohl im Dickbett- und im Dünnbettverfahren verlegt werden (. Abb. 2.42). Die Verlegung der Bodenfliesen im Dickbett kommt besonders dann zur Anwendung, wenn der Verlegeuntergrund größere Un­ebenheiten aufweist, die Fliesen rückseitig stark profiliert sind oder Fliesen unterschiedlicher Dicke verlegt werden sollen. Geeignete Untergründe für die Dickbettverlegung sind Beton sowie Zementestriche als Verbundestrich oder als schwimmender Estrich. Nicht geeignet sind hingegen Trockenbaukonstruktionen. Das Mörtelbett aus Zementmörtel wird auf eine Haftbrücke aufgetragen, leicht verdichtet und glatt abgezogen. Die Dicke des Mörtelbetts beträgt bei Bodenbelägen mind. 20 mm, variiert gemäß VOB DIN 18 352 jedoch je nach Verlegeuntergrund: Bodenbelägen auf einer Trennschicht: 30 mm, Bodenbelägen auf Dämmstoffschichten: 45 mm.

--

Die Verlegung im Dünnbett erfolgt auf einem planebenen Verlegeuntergrund mit gleichmäßig dicken Fliesen. Das Ausgleichen von Unebenheiten ist aufgrund der geringen Schichtdicken des Mörtel- bzw. Kleberbetts bei diesem Verfahren nicht möglich. Ggf. muss eine Glätt- oder Ausgleichschicht aufgebracht werden. Das Verfahren eignet sich sowohl für massive Untergründe als auch für Trockenbaukonstruktionen. Der Dünnbettmörtel oder Fliesenkleber wird gleichmäßig mit einer Kelle auf der Verlegefläche aufgetragen und mit einem Kammspachtel abgezogen (Floating-Verfahren). Die Schichtdicke beträgt je nach Fliesenformat 2–5 mm. Die Fliese wird in das frische Mörtel-/Kleberbett eingelegt. Die Verfugung erfolgt nach ausreichender Trocknungszeit (Dickbettverlegung ca. 7–14  Tage, Dünnbettverlegung ca. 1–3 Tage). Der Fugenmörtel wird mit einem Spachtel bis zur Oberkante des Fliesenbelags in die Fugen eingeschlämmt. Die Fugenbreite variiert je nach Fliesenart und -breite zwischen 2–10 mm.

2

59 2.1  •  Wirtschafts- und Sanitärräume in Wohnungen

A

B

.. Abb. 2.43  Die Bewegungsfugenteilung des Keramikbodens sollte unter Berücksichtigung der Fugenteilung des Estrichs erfolgen (A). Liegen die Fugen von Estrich und Belag nicht übereinander (B), besteht die Gefahr der Rissbildung über der Estrichfuge

A

B

Rest mind. 1/2 Platte

Bewegungsfugen (. Abb. 2.43) sollten in folgenden Fällen in der Fußbodenkonstruktion vorgesehen werden: Als Feldbegrenzung, etwa 8–10 mm breit, über Fugen des Estrichs. Maximale Feldgröße: 40 m² bei max. 8 m Seitenlänge. Ein möglichst gedrungenes Seitenverhältnis der Felder ist anzustreben, Einschnürungen und Versprünge sind zu berücksichtigen. Als Randfuge an allen Wandanschlüssen (auch Stützen) des Bodenbelags, mind. 5 mm breit.

-

Mit elastischen Dichtstoffen oder Fugenprofilen geschlossene Fugen sind nicht wasserdicht. Je nach Beanspruchungsgrad sind die Fugen wartungsbedürftig. zz Fliesenplan

Es empfiehlt sich, gestalterische Vorüberlegungen für die Sanitärräume in einem Fliesenplan, in Form einer Draufsicht und einer Abwicklung der Wände, im Maßstab 1:10 oder 1:20 festzuhalten. Dem Plan sollte das Fugenraster der Fliesen, die Position der sanitären Einrichtungsgegenstände, Elektroinstallationen und die Auslässe für Wasser und Abwasser zu entnehmen sein. Die Bemaßung in den Installationsplänen bezieht sich auf die Mittelachsen der sanitären Einrichtungsgegenstände und Santitärauslässe. Wandflächen werden in den meisten Fällen symmetrisch im Kreuzfugenverband gefliest. Je nach Breite der Wandfläche ergibt sich eine gerade oder ungerade Anzahl ganzer Fliesen. Die Symmetrieachse liegt entweder in einer Fuge oder in Plattenmitte (. Abb. 2.44). Nur in Ausnahmefällen geht eine Fliesenreihe in ganzen Platten auf. Im Regelfall sind Ausgleichsstreifen vorzusehen. Schmale Ausgleichsstreifen wirken unansehnlich, besonders wenn in einer Raumecke zwei schmale Streifen aufeinander treffen. Teilfliesen sollten deshalb mindestens eine halbe Fliesenbreite aufweisen. Üblicherweise geht die Wandverfliesung der Bodenverfliesung voraus. Falls die Plattenaufteilung in der Höhe nicht aufgeht, wird der Passstreifen aus kleineren Platten unten angeordnet. Geflieste Flächen enden am oberen Rand stets mit Reihen aus ganzen Platten. Der Übergang von Wand- zu Bodenfliesen sollte im Fugenschnitt ausgeführt werden, so dass die senkrechten Wandfugen am Boden fortgeführt werden (. Abb. 2.45). Das bedingt, dass Wand- und Bodenfliesen das gleiche Format oder

1

2

3

4

5

6

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8

Wandmitte .. Abb. 2.44  Wandflächen werden symmetrisch aufgeteilt. Je nach Breite der Fläche (gerade oder ungerade Anzahl der Fliesen) liegt die Symmetrieachse entweder in einer Fuge (A) oder in der Plattenmitte (B). Selten geht eine Fliesenreihe in ganzen Platten auf. Im Regelfall sind Ausgleichstreifen mit geschnittenen Fliesen vorzusehen. Diese sollten mindestens die Breite eines halben Fliesenformats haben

ein Vielfaches des Formats haben. Trennwände, Versprünge durch Schächte und Vorwandinstallationen, Bodeneinläufe (. Abb. 2.46), Stützen u. ä. sollen nach Möglichkeit in den Fugenschnitt einbezogen werden. Kann das Fugennetz des Fußbodens nicht an das Fugennetz der Wandfliesen angepasst werden, kann ein diagonales Fliesenraster gewählt werden. Die diagonale Verlegung empfiehlt sich auch für nicht exakt rechtwinklige Bodenflächen. Die sanitären Einrichtungsgegenstände und die Installationsauslässe sollten nach Möglichkeit symmetrisch zum Fugenraster angeordnet sein und entweder am Fugenkreuz oder der Plattenmitte ausgerichtet sein, . Abb. 2.47. zz Barrierefreie Sanitärräume

Die Planung barrierefreier Sanitärräume sollte so erfolgen, dass sie von Menschen mit Behinderung weitgehend selbstständig, ohne fremde Hilfe benutzt werden können. Dafür sollte nach Möglichkeit eine Abstimmung mit dem Nutzer erfolgen, um die Auswahl der erforderlichen Ausstattung und die Anordnung der Sanitäreinrichtung auf die individuellen Bedürfnisse abzustimmen. Hinweise für die Einrichtung barrierefreier Sanitärräume in Wohnungen finden sich in DIN 18 040-2 und VDI 6000-1. Die Raumgrößen ergeben sich aus den Stellflächen der sanitären Einrichtungsgegenstände, den Mindestbewegungsflächen und den Mindestabständen zwischen den Sanitärobjekten untereinander sowie zu den Wänden. Vor den Sanitärobjekten wie WC, Waschbecken, Badewanne und im Duschplatz sind folgende Bewegungsflächen anzuordnen (vergl. . Abb. 2.48, 2.49 und 2.50):

Kapitel 2 • Sanitärräume

60

1 2

A

B

C

D

3 4 5 6

.. Abb. 2.47  Varianten zur Ausrichtung der Armaturen am Fliesenraster: A Mitte der senkrechten Fugen, B Mitte der Fliesen, C Auf den Fugenkreuzen, D Mitte auf der waagerechten Fuge

7

≥ 90 ≥ 30

8

Pl an un g!

11 12

tig ns un

gü

14 15

17 18 19 20 21 22 23

≥150

≥150

≥150 ≥150

.. Abb. 2.48  Bewegungsflächen und Mindestabstände vor und neben sanitären Einrichtungsgegenständen in rollstuhlgerechten Bädern gem. DIN 18 040-2

e

13

16

≥ 150

10

≥150

.. Abb. 2.45  Verlegung von Wand- und Bodenfliesen im Fugenschnitt

≥ 150

9

65-70

.. Abb. 2.46  Bodeneinläufe werden von einem Fliesenkranz mit stärkerem Gefälle eingefasst. Dabei sind Eckfliesen diagonal auf Gehrung zu schneiden. A Kranz im Fugenschnitt zum übrigen Belag, B Der Bodeneinlauf konnte nicht in dem Fugenschnitt entsprechend angeordnet werden. Stückelung von Fliesen um den Kranz herum

--

120 × 120 cm bei barrierefreier Nutzung, 150 × 150 cm bei rollstuhlgerechter Nutzung.

Die Bewegungsflächen dürfen sich jedoch überlagern. Die Wände sind bauseits so auszubilden, dass sie bei Bedarf mit senkrechten und waagerechten Stütz- und/oder Halte­ griffen neben dem WC-Becken sowie im Bereich der Dusche und der Badewanne nachgerüstet werden können. Die Türen (Drehflügeltüren) in barrierefreien Sanitärräumen dürfen aus Sicherheitsgründen nicht in den Raum aufschlagen, um ein blockieren der Tür zu vermeiden. Die lichte Durchgangsbreite sollte mind. 90 cm und die Höhe über OKF mind. 205 cm betragen.

In rollstuhlgerechten Wohnungen mit mehr als 3  Wohn-/ Schlafräumen, ist neben dem barrierefreien Sanitärraum, ein zusätzliches nicht barrierefreies Bad mit mind. einem Waschtisch und einem WC-Becken vorzusehen. Die nachfolgenden Planungshinweise gelten für Sanitärräume für Rollstuhlfahrer: zz WC-Becken

Die Sitzhöhe von WC-Becken einschließlich Sitz sollte 46– 48 cm über OKF betragen. An der Zugangsseite, rechts oder links neben dem WC-Becken, ist eine Bewegungsfläche von mind. 90 cm Breite und 70 cm Tiefe vorzusehen. Auf der gegenüber liegenden Seite werden mind. 30 cm benötigt. Die WC-Spülung sollte sich, mit der Hand oder dem Arm bedien­ bar, im Greifbereich des Sitzenden befinden. Außerdem müssen hochklappbare Stützklappgriffe an jeder Seite des WC-Beckens mit einem Abstand von 65–70 cm zwischen den Griffen vorgesehen werden, die 15 cm über die Vorderkante des WC-Beckens hinausragend und 28 cm über Sitzhöhe angebracht werden. zz Waschplatz

Waschplätze müssen so gestaltet sein, dass sie im Rollstuhl sitzend benutzt werden können. Das bedeutet, dass der

2

61 2.1  •  Wirtschafts- und Sanitärräume in Wohnungen

2

≤40

OKF

85

46-48

2

≤ 80

1

28

4

≥67

3

≥100

65-70

≥ 35

4

1

≤10

A

≥90

B

≥90

≥ 30

≥ 90

≥30 ≥55

.. Abb. 2.49  Beispiel Überlagerung von Bewegungsflächen in rollstuhlgerechten (A) bzw. barrierefreien Sanitärräumen (B) gem. DIN 18 040-2. 1 vor dem WC-Becken (150 × 150 bzw. 120 × 120), 2 vor dem Waschtisch (150 × 150 bzw. 120 × 120), 3 vor der Badewanne (150 × 150), 4 im Duschplatz (150 × 150 bzw. 120 × 120)

≥150 ≥225

.. Abb. 2.50  Bewegungsflächen und Montagehöhen für rollstuhlgerechte Sanitärraume gem. DIN 18 040-2. Das nachträgliche Aufstellen einer Badewanne, z. B. im Bereich der Dusche muss möglich sein

Waschtisch unterfahrbar sein sollte und der Abstand der Armatur zum vorderen Rand des Waschtisches max. 40 cm beträgt. Die Höhe des Waschtischs sollte 80 cm über OKF nicht überschreiten. Als Armatur sollte eine Einhebelmischbatterie mit Temperaturbegrenzer und schwenkbarem Auslauf vorgesehen werden. zz Duschplatz

Duschplätze müssen mit dem Rollstuhl möglichst stufenlos befahrbar sein. Dementsprechend sind sie niveaugleich zum angrenzenden Bodenbereich auszuführen. Der Duschbereich ist so einzurichten, dass nachträglich die Möglichkeit besteht, einen Klappsitz mit einer Sitzhöhe von 46–48 cm und hochklappbare Stützgriffe auf beiden Seiten des Sitzes anzubringen. Eine Einhebelduscharmatur muss aus der Sitzposition in 85 cm über OKF erreichbar sein. Das nachträgliche Aufstellen einer Badewanne, z. B. im Duschbereich muss möglich sein. Diese muss mit einem Lifter nutzbar sein. zz Installationen

Bäder in Wohnungen müssen gem. DIN 12 831 auf 24 °C und WC-Räume auf 20 °C beheizbar sein. Die Heizflächen müssen einerseits so positioniert werden, dass sie die Nutzung der sanitären Einrichtungsgegenstände nicht beeinträchtigen, andererseits die Wärmeabgabe der Heizfläche nicht durch die Badezimmereinrichtung beeinträchtigt wird. Aufgrund der Fußwärme und der gleichmäßigen Temperaturverteilung über die Höhe des Raumes, empfiehlt sich im Sinne des Nutzerkomforts der Einsatz einer Fußbodenheizung, entweder als alleiniges Heizsystem oder als Ergänzung zu statischen Heizflächen. Um das Badezimmer auch außerhalb der Heizperiode (unabhängig von einem zentralen Heizsystem) kurzzeitig zu be-

.. Abb. 2.51  Heizregister, die sowohl für die Beheizung eines Badezimmers als auch zum Trocknen von Handtüchern geeignet sind, gibt es in vielfältigen Variationen. Die flächigen, aus horizontal angeordneten Röhren bestehenden Heizflächen erhalten i. d. R. eine Elektro-Heizpatrone, um Badetücher auch außerhalb der Heizperiode trocknen zu können

heizen, können sogenannte Handtuchheizkörper eingesetzt werden, die i. d. R. mit einer elektrischen Heizpatrone betrieben werden, . Abb. 2.51. Möglichkeiten zur Trinkwarmwasserbereitung sind ausführlich im ▶ Abschn. 3.4.10 beschrieben. Fensterlose Bäder und WC-Räume sind gem. § 3 der MBO zulässig, wenn eine wirksame Lüftung gem. DIN 18 017 gewährleistet ist. Üblicherweise kommen ventilatorgestützte Abluftanlagen als Einzelraum- oder Zentrallüftung zum Einsatz. Die Steuerung erfolgt in WC-Räumen zweckmäßigerweise über den Lichtschalter mit programmierbarem Zeitnachlauf und ggf. einer Einschaltverzögerung. In Räumen mit Badewanne/Dusche können zusätzlich Feuchtesensoren eingesetzt werden. Ist ein kontrolliertes Lüftungssystem mit Wärmerückgewinnung vorhanden, können Bäder und WCRäume darin idealerweise als Ablufträume integriert werden. Weitere Hinweise finden sich in ▶ Abschn. 5.3. Die Mindestausstattung mit Elektroanschlüssen und Steckdosen in Wohngebäuden ist durch die DIN 18 015-2 festgelegt (. Tab. 2.9). Von den zwei geforderten Lichtauslässen, empfiehlt es sich einen als Deckenauslass für die Grundbeleuch-

Kapitel 2 • Sanitärräume

62

1

.. Tab. 2.9  Erforderliche Anzahl der Steckdosen und Elektroanschlüsse für Bad- und WC-Räume gem. DIN 18 015-2, Tab. 2

2

Bad

WC-Raum

Steckdosen allgemein

2a

1

4

Beleuchtungsanschlüsse

2

1

Anschluss für Lüfterb

1

1

5

Anschlüsse mit eigenem Stromkreis 1

–

6

Wäschetrocknerc

1

7

Heizgerät

.. Tab. 2.10  Geltungsbereich von Richtlinien zur Ausstattung von Sanitärräumen in öffentlich zugänglichen Gebäuden. Normen/Richtlinien/ Verordnungen

Sanitärräume

VDI 3818

Öffentliche Gebäude ( Bahnhof, Raststätten, Schwimmbäder, Campingplätze etc.)

AMEV – Sanitärbau 2011

Öffentliche Gebäude (staatliche, kommunale Gebäude/Bauvorhaben)

DIN 18040-1

Öffentlich zugängliche Gebäude (barrierefrei)

–

VDI 6000-2

Arbeitsstätten und Arbeitsplätze

1

1

ASR A4.1

1

–

VDI 6000-3

Versammlungsräume und Versammlungsstätten

VStättVO

Versammlungsstätten

Sofern eine Einzellüftung vorgesehen ist. Bei fensterlosen Bädern oder WC-Räumen ist die Schaltung über die Allgemeinbeleuchtung mit Nachlauf vorzusehen.

VDI 6000-4

Hotelzimmer

VDI 6000-5

Seniorenwohneinrichtungen

In einer Wohnung nur jeweils einmal erforderlich - entweder in Küche, Bad oder Hausarbeitsraum.

VDI 6000-6

Kindergärten, Kindertagesstätten und Schulen

Anschlüsse ohne eigenen Stromkreis

3

Waschmaschinec

Warmwassergerät d

d

Davon ist eine Steckdose in Kombination mit der Waschtischleuchte zulässig.

a

8

b

9

c

10

Sofern die Heizung/Warmwasserversorgung nicht auf andere Weise erfolgt. d

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

2.2

tung und einen als Wandanschluss für die Spiegelbeleuchtung, vorzusehen. Bei der Anordnung von Schaltern, Steckdosen und Aufputzleitungen in Räumen mit Badewanne/Dusche sind die Schutzbereiche gem. DIN VDE 0100701 zu beachten. Sie dürfen nicht im Sprüh- und Handbereich von Wannen/Duschen (Schutzbereich  0 bis 2) angeordnet werden (. Abb. 6.44, 6.45, 6.46 und 6.47). Elektrische Betriebsmittel dürfen innerhalb der Schutzbereiche nur bei entsprechender Bauart eingesetzt werden: Bereich 0 (Innenbereich Bade-/Duschwanne): Schutzart IPX7. Bereich 1 (Fläche unter- und oberhalb der Bade-/ Duschwanne bis OKF 225 cm; Radius 120 cm um die Wasseraustrittsstelle bei einer Dusche ohne Wanne): Schutzart IPX4. Bereich 2 (60 cm seitlicher Abstand von Bereich 1 bis 225 cm OKF): IPX4.

---

Außerdem sind für Stromkreise in Sanitärräumen eine oder mehrere Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen vorzusehen. Bei der Planung der Beleuchtung im Badezimmer sollte eine ausreichend helle Grundbeleuchtung von ca. 200 Lux sichergestellt sein. Darüber hinaus sollte der Waschtisch im Bereich des Spiegels heller ausgeleuchtet werden. Eine Anordnung von Leuchten oberhalb und beidseitig des Spiegels ermöglicht ein nahezu schattenfreies Spiegelbild. Hinweise für die Planung von Wasser- und Abwasserinstallationen finden sich in ▶ Abschn. 3.1 und 3.4.

Öffentliche und gewerbliche Sanitäranlagen

Bei der Planung öffentlicher Sanitäranlagen bzw. Sanitärräumen, die von einem größeren, ständig wechselnden Personenkreis genutzt werden, gelten andere Kriterien als in privat genutzten Bädern und WCs in Wohnungen. Merkmale wie z. B. Funktionalität, Hygiene, Haltbarkeit und Pflegeleichtigkeit stehen hier im Vordergrund. Empfehlungen für Ausstattung und Mindestabmessungen sowie Planungsbeispiele finden sich in den folgenden Richtlinien (. Tab. 2.10): Die VDI 3818 beschäftigt sich mit Planung, Errichtung, Betrieb und Instandhaltung von öffentlichen Sanitäranlagen in: Gebäuden bzw. auf Grundstücken, die neben den dort Beschäftigten bestimmungsgemäß von Publikum aufgesucht werden, oder eigens für den Zweck der Benutzung von Sanitärräumen errichteten Gebäuden.

-

Nicht in der Richtlinie angesprochen sind Sanitärräume, die in den Geltungsbereich der Arbeitsstättenverordnung bzw. VDI 6000-2 bis 6 fallen (▶ Abschn. 2.2.1 bis 2.2.4). Öffentliche Sanitärräume unterliegen unterschiedlichen Anforderungen, die bei der Planung der Räume, der Ausstattung und deren Ausführung berücksichtigt werden müssen. Planungsrichtwerte für die Anzahl von sanitären Ausstattungsgegenständen, abhängig von der Nutzung des Gebäudes/ der Anlage sind . Tab. 2.11 zu entnehmen.

2

63 2.2  •  Öffentliche und gewerbliche Sanitäranlagen

.. Tab. 2.11  Planungsrichtwerte für Sanitärräume in öffentlichen Gebäuden (Auszug aus VDI 3818). Nutzung Gebäude/ Anlage

Bezugseinheit

max. Größe der Bezugseinheit, die 1 WC/Urinal erfordert WC

Urinal

Frauen

Männer

Männer

75

100

100

1

100

100

50

max. Größe der Bezugseinheit, die eine Dusche erfordert

Frauen

Männer

1

–

–

1

1

–

–

Gebäude mit Publikumsverkehr

Kunden/ Besucher

Bahnhöfe, Busbahnhöfe, Flughafen- und Hafengebäude

Reisende (gleichzeitig)

Raststätten

Sitzplätze

30

40

30

1

1–2

2 je Raststätte

Gaststätten

bis 120 Sitzplätze

20

40

20

1

1

–

–

121–480 Sitzplätze

30

60

30

1

1–2

Wasserfläche bis 150 m²

150

150

150

1

1

15

15

Wasserfläche 151–500 m²

250

500

250

1

1

25

25

1

1

1

1

1

–

–

10–15

20–25

20–25

1

1

3–8

3–8

Hallenbäder

Trockenbereich Saunen

Saunaplätze

stationäre med. Einrichtungen

Station

2

1

1

1

1

–

–

ambulante med. Einrichtungen

Arztplätze

4

4

4

1

1

–

–

Turn- und Sporthallen

Sportfläche in m²

50–100

50–100

150– 200

1

1–2

10–20

10–20

Verkaufseinrichtungen ab 2.000 m² Verkaufsfläche

Verkaufsfläche in m²

1.000

2.000

2.000

1

1

–

–

A

B

45 90

90 45

Verkehrsfläche C

45 90

90 625 425

Verkehrsfläche D

70 60 130 100

Verkehrsfläche

90 45

150

70 90 160

45 90

90

100

80

90

90

80

90

40

100

Verkehrsfläche

40

100 60 40

70 70

35

100 70 50

35

Anzahl WCs mit Handwaschbecken

Anzahl WCs barrierefrei je Anlage

Verkehrsfläche E

.. Abb. 2.52  Beispiele für sanitäre Ausstattungsgegenstände mit den erforderlichen Bewegungsflächen für die Benutzung sowie Verkehrsfläche für einen störungsfreien Zu- und Abgang: A Reihenwaschbecken: Die Tiefe der Verkehrsfläche vor dem Reihenwaschbecken ändert sich von 100 cm auf 150 cm, wenn Reihenwaschbecken gegenüber angeordnet werden. B Urinale: Die Tiefe der Verkehrsfläche vor den Urinalbecken ändert sich von 100 cm auf 150 cm, wenn Urinale gegenüber angeordnet werden. C Reihenduschen: Die Tiefe der Verkehrsfläche vor der Reihendusche ändert sich von 100 cm auf 150 cm, wenn Reihenduschen gegenüber angeordnet werden. D Duschkabinen: Die Tiefe der Verkehrsfläche vor den Duschkabinen ändert sich von 100 cm auf 200 cm, wenn Duschkabinen gegenüber angeordnet werden bzw. in 205 cm, wenn gegenüber der Duschkabinen ein Waschbecken angeordnet ist. E WC-Kabinen: Die Tiefe der Verkehrsfläche vor den WC-Kabinen ändert sich von 100 cm auf 155 cm, wenn ein Vorraum vor den Kabinen vorgesehen ist, in 200 cm, wenn WC-Kabinen gegenüber angeordnet werden, in 205 cm wenn gegenüber der Kabinen Urinale angeordnet sind. Bei Vorwandinstallationen ergibt sich an den Urinalen eine Ablage in etwa 120 cm Höhe, während bei den WC-Kabinen mit Rücksicht auf den Anschluss der Trennwände Vorwandinstallationen wandhoch ausgeführt werden sollten

64

1

Kapitel 2 • Sanitärräume

.. Tab. 2.12  Maße von Kabinen und Vorräumen in öffentlichen Gebäuden in Anlehnung an VDI 3818.

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Breite* [cm]

Tiefe* [cm]

WC-Kabine

90

130

WC-Kabine mit Handwaschbecken an der Seitenwand

115

130

WC-Kabine mit Handwaschbecken neben dem WC-Becken

155

130

Urinalkabine

80

110

Duschkabine

90

160

Raumtiefe vor den Kabinen (Vorraum)

155

Raumtiefe vor den Kabinen bei WC-Anlagen mit gegenüberliegenden Urinalen

205

Raumtiefe vor den Kabinen (Vorraum) bei gegenüberliegenden WC-Kabinen

200

* Ohne Maße für Vorwandinstallation und Türaufschlag zum Vorraum.

WC-Räume, Wasch- und Vorräume sollen unmittelbar verbunden sein, jedoch als jeweils separate Räume ausgeführt werden. In den Vorräumen ist ausreichend Verkehrs- und ggf. Wartefläche vorzusehen. Toiletten-, Dusch- und Waschräume sind nach Geschlechtern getrennt zu planen. WC-Anlagen bestehen i. d. R. aus einem WC-Raum mit WCKabinen (. Tab. 2.12 und 2.15) und einem vollständig getrennten Vorraum. In WC-Räumen für Männer sind zusätzlich Urinale einzuplanen. Die Türen der WC-Kabinen müssen in öffentlichen Gebäuden nach außen aufschlagen, um im Notfall eine in der Kabine liegende Person bergen zu können. Die WC-Kabinen sollten mit Kleiderhaken, Papierhalter, ggf. Toilettenbürstengarnitur (wandhängend) ausgestattet sein sowie mit Hygienebeutelspender und Abfallbehälter mit Deckel in den Frauen-WCs. Zu einem Waschplatz gehören Spiegel, Ablage, Seifenspender, ggf. Desinfektionsmittelspender, Vorrichtung zur Händetrocknung (Papier-, Stoffhandtuchspender oder Warmlufttrockner) und Abfallbehälter. Die Oberflächen von Wänden, Decken und Fußböden in öffentlichen Sanitärräumen müssen für eine lückenlose Reinigung und Desinfektion glattflächig und fugenarm, mit wenigen Vor- und Rücksprüngen oder Nischen ausgeführt werden. Für die Fußböden sind außerdem rutschhemmende Bodenbeläge gem. Unfallverhütungsvorschrift GUV-I 8527 zu wählen. Eine hygienische Bodenreinigung wird außerdem durch wandhängende WC-Becken und von der Decke abgehängte Trennwandsysteme für WC-Kabinen (anstatt Bodenaufständerung) erleichtert. Die Wandbeläge sollten raumhoch, mindestens jedoch 230 cm hoch geführt werden. Die Oberkante der Trennwände von WC-, Wasch- und Duschkabinen sollte sich mind. 200 cm über OKF befinden.

Der Abstand zwischen Fußboden und Unterkante Trennwand bzw. Tür sollte höchstens 10–15 cm betragen. 2.2.1

Sanitärräume in Arbeitsstätten und Arbeitsplätzen

Die Anforderungen an sanitäre Einrichtungen im gewerblichen Bereich werden in der Arbeitsstättenverordnung (Arb­ StättV) einschließlich der Arbeitsstättenrichtlinien ASR A4.1 (Sanitärräume) festgelegt. Weitere Hinweise finden sich in VDI 6000-2 (Arbeitsstätten und Arbeitsplätze). Die Richtlinien gelten für Wasch- und Toilettenräume, Waschplätze in Arbeitsräumen, Sanitätsräume, Kantinen, Teeküchen, Umkleideräume und Pausenräume in: Gewerbe- und Industriebauten, Büro- und Verwaltungsgebäude, Werkstätten, Ausbildungsstätten, Schulen, Kindergärten (sofern sie nicht in den Geltungsbereich der VDI 6000-6 fallen).

---

Bei der Planung von Sanitäreinrichtungen sind neben den Belangen der Funktionstauglichkeit, Hygiene und sicherheits­ technischen Anforderungen vor allem die Mindestanzahl an sanitären Ausstattungsgegenständen sowie ausreichend bemessene Bewegungs- und Verkehrsflächen zu beachten. Hinweise zur Planung barrierefreier Sanitärräume finden sich in ▶ Abschn. 2.2.4. zz Toilettenräume

Toilettenräume müssen gut erreichbar, in max. 100 m Entfernung zu den Arbeitsplätzen, zur Verfügung stehen. Der Weg dahin darf nicht über mehr als eine Etage oder durchs Freie führen. Außerdem sollten Toilettenanlagen in unmittelbarer Nähe von Kantinen, Pausen-, Bereitschafts-, Umkleideund Wasch­räumen vorhanden sein. Grundsätzlich müssen bei mehr als 5 Beschäftigten getrennte Toilettenräume für Männer und Frauen eingerichtet werden, die ausschließlich den Arbeitnehmern zur Verfügung stehen. Für Besucher sind separate Toiletten vorzusehen. Werden die gleichen Toilettenräume von beiden Geschlechtern benutzt, müssen sie als vollständig getrennte, abschließbare Toilettenzelle ausgebildet werden. Angaben zur Mindestausstattung der Toilettenräume finden sich in . Tab. 2.13 und 2.14. Bei Toilettenräumen mit mehr als einer Toilettenzelle oder bei unmittelbarem Zugang zum Toilettenraum aus einem Arbeits-, Pausen-, Wasch- oder Umkleideraum ist ein Vorraum vorzusehen (. Abb. 2.53). Zur Ausstattung des Vorraums gehören (Hand-)Waschbecken, Spiegel, Ablage, Abfallbehälter, Seifenspender, ggf. Kleiderhaken sowie Mittel zum Trocken der Hände (Einmalhandtücher, Warmlufttrockner etc.). Ein Urinal darf sich nicht im Vorraum befinden.

65 2.2  •  Öffentliche und gewerbliche Sanitäranlagen

.. Tab. 2.13  Erforderliche Anzahl sanitärer Ausstattungsgegenstände in Toilettenräumen, wenn die Anzahl der beschäftigten Männer und Frauen bekannt ist (nach VDI 6000-2, Tab. 3) Frauen

Männer

Anzahl Beschäftigte

WC

Handwaschbecken

Kabine mit WC und Handwaschbecken

WC

Urinal

Handwaschbecken

bis 10

1

1

–

1

1

1

bis 20

2

1

–

1

2

1

bis 50

2

1

1

2

2

2

bis 75

4

2

1

2

4

2

bis 100

5

3

1

2

5

3

bis 150

7

3

2

3

7

4

bis 200

8

4

2

4

8

5

bis 250

10

5

2

5

10

5

.. Tab. 2.14  Erforderliche Anzahl sanitärer Ausstattungsgegenstände in Toilettenräumen, wenn nur die Anzahl der Beschäftigten, nicht aber der Männer- und Frauenanteil bekannt ist (nach VDI 6000-2, Tab. 3) Frauen

Männer

Anzahl Beschäftigte

WC

Handwaschbecken

Kabine mit WC und Handwaschbecken

WC

Urinal

Handwaschbecken

bis 10

1

1

–

1

1

1

bis 20

1

1

–

1

1

1

bis 50

2

2

–

1

2

2

bis 75

2

2

1

2

3

2

bis 100

4

2

1

2

4

2

bis 150

5

3

1

2

5

3

bis 200

7

3

2

3

7

4

bis 250

8

4

2

4

8

5

.. Tab. 2.15  Maße von Kabinen und Vorräumen in Arbeitsstätten gem. VDI 6000-2 bzw. ASR A4.1. Breite* [cm]

Tiefe* [cm]

WC-Kabine mit Türanschlag nach außen

90

125

WC-Kabine mit Türanschlag nach innen

90

150

WC-Kabine mit Handwaschbecken neben dem WC-Becken, Türanschlag nach außen

150

125

WC-Kabine mit Handwaschbecken neben dem WC-Becken, Türanschlag nach innen

150

150

Duschkabine

90

160

Raumtiefe vor den Kabinen (Vorraum)

115/155

Raumtiefe vor den Kabinen bei einbündigen WC-Anlagen mit gegenüberliegenden Urinalen, Türanschlag nach außen

205

Raumtiefe vor den Kabinen bei einbündigen WC-Anlagen mit gegenüberliegenden Urinalen, Türanschlag nach innen

165

Raumtiefe vor den Kabinen bei zweibündigen WC-Anlagen, Türanschlag nach außen

200

Raumtiefe vor den Kabinen bei zweibündigen WC-Anlagen, Türanschlag nach innen

125

2

Kapitel 2 • Sanitärräume

10 11 12

19 20 21 22 23

25 40 25 25 40 25

150

F

.. Abb. 2.53  Abmessungen für WC-Kabinen gem. ASR A4.1 bzw. VDI 6000-2: A einbündig, Türaufschlag nach außen. B einbündig, Urinale gegenüber, Türaufschlag nach außen. C zweibündig, Türaufschlag nach außen. D einbündig, Türaufschlag nach innen. E einbündig, Urinale gegenüber, Türaufschlag nach innen. F zweibündig, Türaufschlag nach innen. Bei Vorwandinstallationen ergibt sich an den Urinalen eine Ablage in etwa 1,2 m Höhe, während bei den WC-Kabinen mit Rücksicht auf den Anschluss der Trennwände Vorwandinstallationen wandhoch ausgeführt werden sollten

zz Waschräume

Waschräume, getrennt für Männer und Frauen sind gem. ASR A4.1 bei mäßig bis sehr stark schmutzenden Tätigkeiten bzw. bei der Arbeit mit geruchsbelästigenden Stoffen, unter besonderen klimatischen Bedingungen (Hitze/Kälte), Nässe oder schwerer körperlicher Arbeit vorzusehen.

150

190

65 cm

85 cm

10-15

42 cm

16

18

125

E

14

17

150

25 40 25

25 40 25

D

13

15

165

20 20 45 45 20

9

150

C

20 20 45 45 20

8

125

B

115

20 20 45 45 20

7

A 150

200

20 20 45 45 20

25 40 25

5 6

125

25 40 25

4

205

20 20 45 45 20

3

125

155

25 40 25

2

125

20 20 45 45 20

1

25 40 25

66

165

35 45

Verkehrsfläche ≥100

.. Abb. 2.54  Abmessungen für eine einbündige Toilettenanlage mit WC-Kabinen, Urinalen und Vorraum mit Handwaschbecken gem. ASR A4.1 und VDI 6000-2. Aufschlag der Kabinentüren nach innen

Jede Toilettenkabine muss abschließbar und mit Kleiderhaken, Papierhalter und Toilettenbürstengarnitur (wandhängend) ausgestattet sein sowie mit Hygienebeutelspender und Abfallbehälter mit Deckel in den Frauen-WCs. Urinale in den Herren-WCs sollten durch eine Sichtschutzwand voneinander getrennt, so positioniert werden, dass Einblicke von außen nicht möglich sind. Toilettenkabinen müssen entweder mit raumhohen oder mind. 1,9 m hohen Trennwänden und Türen ausgestattet sein. Werden die Kabinenwände und -tür nicht bodengleich ausgeführt, darf der Abstand zwischen OKF und Unterkante Trennwände bzw. Tür max. 10 bis 15 cm betragen (. Abb. 2.54).

Der Weg vom Arbeitsplatz zum Waschraum darf 300 m nicht überschreiten und soll nicht durchs Freie führen. Allerdings darf der Waschraum in einem anderen Geschoss als der Arbeitsplatz untergebracht werden. Die erforderliche Anzahl von Wasch- und Duschplätze sowie Umkleideschränke finden sich in . Tab. 2.16. In den Waschräumen dürfen sich keine Toiletten oder Umkleideeinrichtungen befinden. Es sollte jedoch ein direkter Zugang zu den Umkleideräumen bestehen. Bei gleichzeitiger Nutzung der Wasch- und Duscheinrichtungen durch mehrere Personen, dürfen sich die Bewegungs- und Verkehrsflächen nicht überschneiden. Je nach Anzahl der erforderlichen Waschplätze können Einzel-, Reihenwaschtische, Reihenwaschanlagen, Doppel-Reihenwaschanlagen, Hygienewachplätze oder Rundwaschanlagen zum Einsatz kommen (. Abb. 2.52A). Zur Ausstattung der Waschplätze gehören Seifenspender, Handtrockenvorrichtungen, Ablagen, Spiegel und Desinfektionsmittelspender.

67 2.2  •  Öffentliche und gewerbliche Sanitäranlagen

.. Tab. 2.16  Erforderliche Anzahl Wasch- und Duschplätze sowie Umkleideschränke bei nicht schmutzender, mäßig schmutzender, schmutzender und stark schmutzender Tätigkeit gem. VDI 6000-2 Anzahl Beschäftigte

Wasch- und Umkleideraum Waschplätze

Duschplätze

Umkleideschränke

2.2.2

Tätigkeit nicht schmutzend bis 10

–

Duschplätze in Waschräumen können als Einzeldusche, Einzeldusche mit Trennwand oder Kabine, Reihendusche oder Runddusche ausgeführt werden (. Abb. 2.52C und D). Die Duschplätze sollten mit Seifenablage und Handtuchhaken eingerichtet werden.

–

bis 20 bis 50

wenn Arbeitskleidung getragen werden muss: 1 Umkleideschrank je Beschäftigtem

bis 75 bis 100 bis 150 bis 200 bis 250 Tätigkeit mäßig schmutzend bis 10

1

1

bis 20

2

1

bis 50

4

2

bis 75

6

3

bis 100

9

4

bis 150

13

5

bis 200

17

7

bis 250

23

9

1 Umkleideschrank je Beschäftigtem

Tätigkeit schmutzend bis 10

1

1

bis 20

2

2

bis 50

4

3

bis 75

8

6

bis 100

11

8

bis 150

16

12

bis 200

22

18

bis 250

28

23

1 Umkleideschrank je Beschäftigtem

Tätigkeit stark schmutzend bis 10

1

2

bis 20

2

3

bis 50

4

4

bis 75

8

8

bis 100

11

11

bis 150

16

16

bis 200

22

22

bis 250

28

28

1 Umkleideschrank je Beschäftigtem für Arbeitskleidung + 1 Umkleideschrank für Straßenkleidung

Sanitärräume in Versammlungsstätten

Neben den Anforderungen gem. § 12 Toilettenräume der Versammlungsstättenverordnungen der Länder (VStättVO), finden sich in der VDI 6000-3 detaillierte Hinweise zur Anzahl und Ausstattung von Sanitärräumen in Versammlungsstätten und Versammlungsräumen. Die Richtlinie gilt für Sanitärräume in: Versammlungsstätten mit Bühnen und Szenenflächen mit > 100 Besuchern sowie Versammlungsräume, die gemeinsam > 100 Besucher fassen (Aulen, Kinos, Konzertsäle, Theater), Versammlungsstätten die einzeln oder gemeinsam > 200 Personen fassen (Kantinen, Hörsäle, Mehrzweckhallen, Sporthallen mit Zuschauerplätzen, Gemeinde- und Jugendhäuser, Begegnungsstätten), Hörfunk- und Fernsehstudios, die > 200 Besucher fassen, Versammlungsstätten im Freien > 1.000 Besucher (Freilichtbühnen), Versammlungsstätten im Freien > 5.000 Besucher (Stadien).

-

In Versammlungsstätten müssen getrennte Sanitärräume für Frauen und Männer vorgesehen werden. Die Anzahl der erforderlichen Sanitärräume und der sanitären Ausstattungsgegenstände richtet sich nach der Anzahl der Besucher, der Nutzung des Gebäudes, der Art der Veranstaltung und der damit verbundenen zu erwartenden Gleichzeitigkeit der Benutzung der Sanitärräume. Niedrige Gleichzeitigkeit – Veranstaltungen ohne Pausenzeiten (Bälle, Messen, Ausstellungen, Versammlungen etc.), Mittlere Gleichzeitigkeit – Veranstaltungen mit Pausenzeiten (Tagungen, Seminare, Filmvorführungen, Vorlesungen etc.), Hohe Gleichzeitigkeit – Veranstaltungen mit wenigen Pausenzeiten (Theater, Konzerte, Hörfunk- und Fernsehveranstaltungen).



Um lange Wartezeiten zu verringern empfiehlt sich eine Bedarfsermittlung nach . Tab. 2.17. Jeder Toilettenraum muss einen Vorraum haben der mit (Hand-)Waschbecken ausgestattet ist (sofern sich diese nicht

2

Kapitel 2 • Sanitärräume

68

1 2 3 4

.. Tab. 2.17  Bedarfszahlen für die Mindestausstattung von Sanitärräume in Versammlungsstätten gem. VDI 6000-3. Die Zahlen in der Tabelle gelten bei gleichem Frauen- und Männeranteil der Besuchergruppe. Ist eine andere Aufteilung zu erwarten, sind entsprechend zusätzliche sanitäre Einrichtungsgegenstände einzuplanen.

.. Tab. 2.17 (Fortsetzung) Bedarfszahlen für die Mindestausstattung von Sanitärräume in Versammlungsstätten gem. VDI 6000-3. Die Zahlen in der Tabelle gelten bei gleichem Frauen- und Männeranteil der Besuchergruppe. Ist eine andere Aufteilung zu erwarten, sind ent­ sprechend zusätzliche sanitäre Einrichtungsgegenstände einzuplanen.­

Besucher­ plätze

Besucher­ plätze

Frauen WC

Männer WB

UR

WC

WB

barriere­ freie WCs

niedrige Gleichzeitigkeit

Frauen WC

Männer WB

UR

WC

WB

barriere­ freie WCs

4

hohe Gleichzeitigkeit

5

25

2

1

1

1

1

50

2

1

1

1

6

100

3

2

2

2

300

4

2

2

500

6

3

ü700

7

1.000

1

1.500

22

11

15

7

11

1

2.000

27

13

18

9

13

2

3.000

32

16

21

11

16

2

2

4.000

40

20

26

14

20

4

2

3

5.000

50

25

33

17

30

3

4

3

3

6.000

60

30

40

20

30

9

4

6

3

4

1.500

11

5

7

4

5

2.000

14

7

9

5

7

10

3.000

16

8

10

6

8

4.000

20

10

13

7

10

11

5.000

25

12

16

9

12

6.000

30

15

20

10

15

12

mittlere Gleichzeitigkeit

7 8 9

2

WC – Klosettbecken, WB – Waschbecken, UR – Urinal 4 .. Tab. 2.18  Maße von Kabinen und Vorräumen in Versammlungsstätten gem. VDI 6000-3, Tab. 3. 6

ohne Waschplatz

mit Waschplatz

Türanschlag nach außen 90

115

Tiefe der WC-Kabine

125

125

2

1

1

1

1

50

3

2

2

1

2

Raumtiefe vor den Kabinen

155

155

100

4

2

2

2

2

205

205

300

5

3

3

2

3

500

8

4

5

3

4

Raumtiefe vor den Kabinen bei einbündigen Toilettenanlagen mit gegenüberliegenden Urinalen

700

10

5

6

4

5

200

16

12

6

8

4

6

1.500

15

7

10

5

7

Raumtiefe vor den Kabinen bei zweibündigen Toilettenanlagen

200

1.000

17

2.000

18

9

12

6

9

3.000

22

11

14

8

11

18

4.000

27

13

18

9

13

5.000

35

17

23

12

17

19

6.000

40

20

26

14

20

14 15

20

2

4

6

hohe Gleichzeitigkeit 25

3

1

1

2

1

50

4

2

2

2

2

100

6

3

4

2

3

22

300

8

4

5

3

4

500

11

5

7

4

5

23

700

14

7

9

5

7

1.000

18

9

12

6

9

21

1

Breite der WC-Kabine

25

13

WC – Klosettbecken, WB – Waschbecken, UR – Urinal

6

1

2

direkt in den WC-Kabinen befinden). Darüber hinaus sollten Spiegel über dem Waschplatz (ggf. zusätzlich großer Flächenspiegel), Ablage, Abfallbehälter, Seifenspender, sowie Mittel zum Trocken der Hände (Einmalhandtücher, Warmlufttrockner etc.) vorhanden sein. In Vorräumen der Damentoiletten empfiehlt sich u. U. die Einrichtung von Schminkplätzen mit Ablagefläche und Kleiderhaken. Die WC-Kabinen sollten mit Kleiderhaken, Papierrollenhalter und einer Toilettenbürstengarnitur (wandhängend) ausgestattet sein sowie mit Hygienebeutelspender und Abfallbehälter mit Deckel in den Frauen-WCs. Urinale in den Herren-WC’s sollten durch eine Sichtschutzwand voneinander getrennt, so positioniert werden, dass Einblicke von außen nicht möglich sind. Hinweise für die Abmessungen der Toilettenräume finden sich in . Tab. 2.18 und . Abb. 2.52 und . Abb. 2.53. Hinweise zur Planung barrierefreier Sanitärräume finden sich in ▶ Abschn. 2.2.4.

69 2.2  •  Öffentliche und gewerbliche Sanitäranlagen

90

90

.. Tab. 2.19  Ausstattungsbedarf von Sanitärräumen in Schulen, Kindergärten und Kindertagesstätten. Auszug aus VDI 6000-6, Tab. 3. Schulen

Schülerinnen

Schüler

Stunden-Toilettenraum

1 Waschtisch je Etage 2 WC-Becken je Etage

1 Waschtisch je Etage 1 WC-Becken je Etage 1 Urinal je Etage

Pausen-Toilettenraum

1 Waschtisch für 60 Personen 1 WC-Becken für 20–30 Personen

1 Waschtisch für 60 Personen 1 WC-Becken für 40–50 Personen 1 Urinal für 20–30 Personen

Klassen-Toilettenraum

1 Waschtisch 2 WC-Becken

135

155

155

125

125

90

A 165

165

150

125

150

90

150

B

=150

70

Lehrer-Toilettenraum

C .. Abb. 2.55  Grundrissbeispiele für Klassen-WC (A), Stunden-WC (B) und Pausen-WC (C) in Schulgebäuden in Anlehnung an die VDI 6000-6

2.2.3

Sanitärräume in Schulen und Kindergärten

Neben den Verordnungen und Richtlinien der einzelnen Bundesländer finden sich auch in der VDI 6000-6 detaillierte Hinweise zur Planung und Ausstattung von Sanitärräumen in Kindergärten, Kindertagesstätten und Schulen, vergl. . Abb. 2.55. Die Empfehlungen der Richtlinie gelten für Sanitärräume in: Kinderkrippen (Kinder bis 3 Jahre), Kindergarten (Kinder von 3 bis 6 Jahre), Kinderhort/Kindertagesstätte (Kinder von 6 bis 14 Jahre), Vorschule/Schulkindergarten (Kinder von 5 bis 7 Jahre), Grundschulen (Kinder von 5 bis 12 Jahre), Weiterführende Schulen (Kinder ab 10 Jahre), Berufsschulen und Weiterbildungseinrichtungen (Jugendliche ab 16 Jahre).

----

Für Kindergärten und Kindertagesstätten wird empfohlen die WC- und Waschräume direkt den Gruppenräumen zuzuord-

Kindergärten | Kindertagestätten

Lehrerinnen

Lehrer

1 Waschtisch für 20 Personen 1 WC-Becken für 20 Personen

1 Waschtisch für 20 Personen 1 WC-Becken für 20 Personen 1 Urinal für 20 Personen

Mädchen | Jungen Wasch- und Toilettenraum in Kinderkrippen

1 Waschtisch für 2–6 Kinder 1 Waschtisch für Personal 1 WC-Becken für 8–10 Kinder 1 Handwaschbecken je Toilettenraum

Wasch- und Toi­lettenraum in Kindergärten/ Kindertagesstätten

1 Waschtisch für 2–6 Kinder 1 Waschtisch für Personal 1 WC-Becken für 6–10 Kinder 1 Urinal für 10 Kinder (Hort, Kita) 1 Dusche für 10 Kinder 1 Handwaschbecken je Toilettenraum

nen. Dabei können die Sanitäreinrichtungen für zwei Gruppen in einer Anlage zusammengefasst werden. Während die Wasch- und Toilettenräume in Kinderkrippen von Jungen und Mädchen gemeinsam genutzt werden, können in Kindergärten die WC-Räume nach Geschlechtern getrennt und die Waschräume gemeinsam genutzt werden. In Kindertagesstätten sollte eine Trennung sowohl für WC- als auch für Waschräume bestehen. Ein Sichtschutz zwischen einzelnen WC-Becken sollte entweder mit halbhohen Trennwänden und Türen oder als halbhohe Trennwände ohne Türen ausgeführt werden. Besonders in Kindergärten, Kindertagesstätten und Grundschulen müssen die Montagehöhen der sanitären Einrichtungsgegenstände der Körpergröße der Kinder angepasst werden (. Tab. 2.20).

2

Einzelwaschtisch

3 4 5 6 7 8

Handwaschbecken

WC Spülung vor der Wand

WC Spülung Wandeinbau

Kinder bis 6 Jahre

55–65

55–65

35*

35*

–

Kinder 7 bis 11 Jahre

65–75

65–75

35*

35*

50

Kinder | Jugendliche 12 bis 15 Jahre

75–85

75–85

42*

42*

57

* OK Keramik bei wandhängender Ausführung.

.. Tab. 2.21  Maße für Toilettenräume in Kindergärten, Kindertagesstätten und Schulen gem. VDI 6000-6, Tab. 3.

11 12 13 14 15

Türanschlag nach außen

Türanschlag nach innen

Breite der WC-Kabine

90

90

Tiefe der WC-Kabine

125

150

Raumtiefe vor den Kabinen

155

155

Raumtiefe vor den Kabinen bei einbündigen Toilettenanlagen mit gegenüberliegenden Urinalen

205

165

Raumtiefe vor den Kabinen bei zweibündigen Toilettenanlagen

200

125

18 19 20 21 22 23

In Schulen werden die WC-Anlagen grundsätzlich nach Geschlechtern getrennt (Ausnahme Klassenraum-WC) und mit einem Vorraum mit (Hand-)Waschbecken ausgestattet. Zentral angeordnete Pausen-WCs müssen unmittelbar vom Pausenhof zugänglich sein und sollten nicht als innenliegende Räume ausgeführt werden. In mehrgeschossigen Schulgebäuden sind in jedem Geschoss dezentrale Stunden-WCs, deren Entfernung vom letzten Klassenraum höchstens 40 m betragen sollte. Direkt dem Klassenraum zugeordnete WCs werden von Mädchen und Jungen gleichzeitig genutzt. Für Rollstuhlfahrer ist je ein barrierefreies WC, möglichst nach Geschlechtern getrennt, pro Geschoss vorzusehen. WC-Anlagen für Lehrer und Mitarbeiter befinden sich i. d. R. gesondert in der Nähe der Verwaltungsräume. Hinweise zur Bemessung und Ausstattung von WC- und Waschräumen finden sich in den . Tab. 2.19 und . Tab. 2.21. Die WCs in Kindergärten und Kindertagesstätten sollten mit Papierrollenhalter und Toilettenbürstengarnitur (wandhän-

≥90

65-70

m

≥90 65-70

. in d

15

0 46-48

.. Abb. 2.56  Mindestabmessungen und Montagehöhen für barrierefreie WC-Räume gem. DIN 18 040-1. Vor dem WC-Becken und dem Waschtisch ist eine mind. 150/150 cm große Bewegungsfläche zu berücksichtigen, neben dem WC-Becken beidseitig mind. 90/70 cm

gend) ausgestattet sein. An den Waschplätzen sind Spiegel, Hakenleisten für Waschlappen und Handtücher, Ablagen für Zahnputzutensilien und Seifenspender erforderlich. Handwaschbecken werden mit Seifen- und Papierhandtuchspender sowie einem Abfallbehälter versehen. Alle WC-Kabinen in Schulen sollten mit Kleiderhaken, Papierrollenhalter, einer Toilettenbürstengarnitur (wandhängend) ausgestattet sein sowie mit Hygienebeutelspender und Abfallbehälter mit Deckel in den Mädchen-/Frauen-WCs. In den Vorräumen sind Spiegel, Seifenspender, Papierhandtuchspender und Abfallbehälter erforderlich. 2.2.4

16 17

≥90

Urinal

9 10

≥90

28

2

.. Tab. 2.20  Montagehöhen von Sanitärobjekten über Oberkante Fertigfußboden in Schulen, Kindergärten und Kindertagesstätten gem. VDI 6000-6, Tab. 3.

15 55 70

1

Kapitel 2 • Sanitärräume

≥ 90 205

70

Barrierefreie Sanitärräume in öffentlich zugänglichen Gebäuden

Barrierefreie Sanitärräume sind so zu gestalten, dass sie von Menschen mit Rollstühlen und Rollatoren sowie von blinden und sehbehinderten Menschen weitestgehend eigenständig genutzt werden können. Die Anforderungen an barrierefreie Sanitärräume im öffentlichen Bereich sind in der DIN 18 040-1„Barrierefreies Bauen – Planungsgrundlagen – Teil 1: Öffentlich zugängliche Gebäude“ geregelt. Bei der Planung von rollstuhlgerechten Toiletten, Wasch- und Duschplätzen ist in erster Linie der größere Platzbedarf für Bewegungsflächen von 150 cm × 150 cm vor den sanitären Einrichtungsgegenständen zu berücksichtigen, wobei sich die Bewegungsflächen überlagern dürfen. Die Türen müssen mit einer lichten Durchgangsbreite von mind. 90 cm und einer lichten Höhe über OKF von mind. 205 cm ausgeführt werden. Der Türaufschlag von Drehflügeltüren ist nach außen zu richten, um im Notfall eine im Toilettenraum liegende Person bergen zu können. Sind Kleiderhaken vorgesehen, müssen sie sowohl für die Benutzung im Sitzen als auch im Stehen positioniert werden.

71 2.2  •  Öffentliche und gewerbliche Sanitäranlagen

zz Toiletten

Je Sanitäranlage in öffentlichen Gebäuden ist ein barrierefreies WC gefordert, das entweder in die geschlechterspezifisch getrennten nicht barrierefreien Sanitärräume integriert oder separat und geschlechtsneutral ausgeführt ist. Die Sitzhöhe des Beckens einschließlich Sitz sollte 46–48 cm über OKF betragen. Eine Rückenstütze muss 55 cm hinter der Vorderkante des WCs angeordnet sein. Für eine beidseitige Anfahrbarkeit des WC-Beckens muss durch jeweils eine Bewegungsfläche von mind. 90 cm Breite und 70 cm Tiefe (. Abb. 2.56) gesorgt werden. Die WC-Spülung sollte sich, mit der Hand oder dem Arm bedienbar, im Greifbereich des Sitzenden befinden. Hochklappbare Stützklappgriffe an jeder Seite des WC-Beckens mit einem Abstand von 65–70 cm zwischen den Griffen, die 15 cm über die Vorderkante des WC-Beckens hinausragend und 28 cm über Sitzhöhe angebracht werden, sind unbedingt erforderlich. Außerdem muss der Toilettenraum mit einer Notrufanlage ausgestattet sein, die vom WC aus sitzend und vom Boden aus liegend betätigt werden kann.

2

73

Abwasser- und Wassertechnik 3.1

Abwasseranlagen – 75

3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.1.5 3.1.6 3.1.7 3.1.8 3.1.9

Schwemmkanalisation – 75 Einleitung von Niederschlagswasser an Ort und Stelle in den Untergrund  –  76 Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke  –  76 Entwässerungssysteme – 76 Bezeichnungen der Rohrleitungs-Teilstrecken  –  77 Wasserablaufstellen – 78 Anschlussleitungen – 79 Fallleitungen – 80 Lüftungsleitungen – 84

3.1.10 3.1.11 3.1.12 3.1.13 3.1.14 3.1.15 3.1.16 3.1.17 3.1.18 3.1.19 3.1.20 3.1.21 3.1.22 3.1.23 3.1.24

Grund- und Sammelleitungen  –  86 Planungshinweise zu Grundleitungen  –  88 Reinigungsöffnungen – 93 Schächte – 94 Rohrgräben – 95 Anschlusskanäle – 96 Abläufe – 96 Abscheider – 98 Sicherung gegen Rückstau  –  101 Abwasserhebeanlagen – 103 Einleitung von Niederschlagswasser in den Untergrund  –  107 Regenwassernutzungsanlagen – 111 Grauwassernutzungsanlagen – 114 Dimensionierung von Entwässerungsanlagen  –  114 Bemessungsbeispiele – 121

3.2

Kleinkläranlagen – 130

3.3

Gebäudedränung – 141

3.4

Wasseranlagen – 153

3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4 3.4.5 3.4.6

Wasserbeschaffenheit – 153 Wasseraufbereitung – 154 Rohrleitungsmaterial für Kalt- und Warmwasserleitungen  –  156 Hausanschluss – 157 Leitungsinstallation in Gebäuden  –  158 Wasserdruck – 159

3.4.7 3.4.8 3.4.9 3.4.10

Leitungsdimensionierung – 160 Wasserdruckerhöhungsanlagen – 160 Regenwasser- und Grauwassernutzungsanlagen  –  161 Warmwasserversorgung – 165

© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2019 D. Bohne, Technischer Ausbau von Gebäuden, https://doi.org/10.1007/978-3-658-21437-1_3

3

3.5

Feuerlöschanlagen – 181

3.5.1 3.5.2 3.5.3

Hydrantenanlagen – 181 Sprinkleranlagen – 183 Inertgas-Löschsysteme – 185

3

75 3.1 • Abwasseranlagen

3.1 3.1.1

Abwasseranlagen Schwemmkanalisation

Auf bebauten Grundstücken fällt sowohl Niederschlagswasser als auch Schmutzwasser an. Schmutzwasser z. B. von Waschtischen, WC-Becken, Küchenspülen oder Bodenabläufen wird in senkrechten Leitungen einem im Erdreich befindlichen liegenden Rohrnetz zugeführt, . Abb. 3.1. Von hier aus gelangt es im Normalfall in die Straßenkanäle der öffentlichen Kanalisation und fließt, nachdem es in einer kommunalen Sammelkläranlage aufbereitet wurde, einem oberirdischen Gewässer (Vorfluter) zu. Das gleiche gilt auch für das auf Dach- und Hofflächen anfallende Niederschlagswasser (Regenwasser, schmelzender Schnee, Hagel), sofern keine Versickerung auf dem Grundstück möglich ist. Eine Reinigung von Niederschlagswasser in Kläranlagen erübrigt sich jedoch. Je nach Ortssatzung ist vorgeschrieben, ob bei einem Bauvorhaben nach dem Misch- oder nach dem Trennverfahren zu entwässern ist. Eine Mischkanalisation (. Abb. 3.2) leitet Regen- und Schmutzwasser ungetrennt in einem gemeinsamen Rohrsystem ab. Der Kanalquerschnitt ist aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und eines optimalen Wasserabflusses nicht für Spitzenbelastungen dimensioniert, wie sie durch besonders heftige Wolkenbrüche etwa einmal jährlich verursacht werden. Regenfälle überdurchschnittlicher Intensität können daher von Zeit zu Zeit die Aufnahmefähigkeit der Mischkanalisation überfordern und bewirken, dass an tiefgelegenen ungeschützten Schmutzwasserabläufen rückstauendes Wasser austritt und Kellerüberschwemmungen verursachen. Eine Trennkanalisation (. Abb. 3.2) führt Regen- und Schmutzwasser in voneinander getrennten Leitungssystemen ab. Der öffentliche Regenwasserkanal hat zwar im Durchschnitt geringere Wassermengen abzuleiten, erhält aber mit Rücksicht auf zeitweilig auftretende Belastungsspitzen einen größeren Querschnitt als der Schmutzwasserkanal. Rückstauendes Regenwasser gefährdet die angeschlossenen Gebäude nicht mehr: alle tief liegenden Abflüsse, aus denen rückstauende Abwässer austreten könnten, sind von den regenwasserführenden Leitungssträngen abgekoppelt. Nur das Schmutzwasser wird in der kommunalen Kläranlage einem Reinigungsprozess unterworfen, deshalb kann die Kläranlage kleiner als bei der Mischkanalisation ausfallen. Um die abzuleitende Regenwassermenge gering zu halten und um den Grundwasserspiegel nicht zu beeinträchtigen soll Niederschlag möglichst am Grundstück versickert werden. Eine Teilkanalisation nimmt nur Regenwasser und weniger verunreinigtes Schmutzwasser auf. Das Schmutzwasser durchläuft eine auf dem Grundstück befindliche Kleinkläranlage (vgl. ▶ Abschn. 3.2). Dort sich ansammelnde Feststoffe werden einbis zweimal jährlich abgefahren. Dies ist ein überholtes, bei Neubauten allenfalls noch als Provisorium angewandtes System.

.. Abb. 3.1  Niederschlagswasser wie auch Abwässer, die im Gebäude anfallen, fließen über senkrechte Fallstränge einem liegenden Leitungssystem zu, welches sich im Regelfall unterhalb des Kellerfußbodens befindet. Von hier aus werden die Abwässer dem Straßenkanal zugeleitet. Die Leitungssysteme von Niederschlagswasser und Schmutzwasser sind im Regelfall zu trennen

Mischwasser

K

Mischsystem

Mischwasser

K

Regenwasser Trennsystem .. Abb. 3.2  Beim Mischsystem werden Regen- und Schmutzwasser ungetrennt der kommunalen Kläranlage (K) zugeführt. Starke Niederschläge können bewirken, dass rückstauendes Wasser aus tief gelegenen, ungesicherten Schmutzwassereinläufen austritt. Im Trennsystem werden Regenund Schmutzwasser getrennt abgeführt und auf diese Weise die Kläreinrichtungen entlastet. Rückstauendes Regenwasser kann innerhalb von Gebäuden keinen Schaden mehr anrichten

Schwemmtiefe .. Abb. 3.3  Die Schleppfähigkeit abfließenden Wassers ist abhängig von seiner Schwemmtiefe. Eine Vergrößerung runder Rohrprofile, um größere, i. d. R. nur selten eintretende Belastungsspitzen aufzufangen, hat bei normaler Belastung eine geringere Schwemmtiefe zur Folge und ist daher hydraulisch unbefriedigend. Eiprofile, die größere Rohrquerschnitte ohne Reduzierung der Schwemmtiefe ermöglichen, werden für Straßenkanäle, nicht aber für Grundstücksentwässerungsanlagen eingesetzt

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

3.1.2

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

Einleitung von Niederschlagswasser an Ort und Stelle in den Untergrund

Im Sinne eines natürlichen Wasserkreislaufes sollte stets eine dezentrale Regenwasserentsorgung in Erwägung gezogen werden: Das Regenwasser wird dort, wo es anfällt, dem Boden bzw. Grundwasser zugeführt. Aufwendige Trennkanalisations-Systeme entfallen weitgehend, ebenso wie Rückstauprobleme der Mischkanalisation. Abzuleiten ist nur noch anfallendes Schmutzwasser. Voraussetzung ist ein ausreichend wasseraufnahmefähiger Boden sowie ein nicht zu hoch liegender Grundwasserspiegel. In den Landeswassergesetzen einiger Bundesländer ist die Regenwasserversickerung bereits vorgesehen und wird von den Kommunen in zunehmendem Maße bauaufsichtlich zur Auflage gemacht, soweit die örtlichen Rahmenbedingungen dies zulassen. Mit der einzuholenden wasserrechtlichen Zustimmung kann im Regelfall gerechnet werden. Als Sickermaßnahmen kommen in Betracht: Muldenversickerung, Rohr-Rigolenversickerung, Mulden-/Rohr-Rigolenversickerung, Schachtversickerung, Teichrandzonen-Versickerung.

---

Die Beschreibung dieser Anlagen findet sich in ▶ Abschn. 3.1.20. Bereits im Bebauungsplan sollte eine naturnahe Regenwasserableitung Berücksichtigung finden. Kommunale Behörden sind angehalten zu prüfen, inwieweit sich bei Neubauvorhaben Regenwasser-Versickerungsanlagen realisieren lassen, um ggf. ihre Entwässerungssatzung einschließlich Gebührenordnung den neuen Erfordernissen anzupassen. Der Gebäudeplaner kommt unter dieser Prämisse nicht umhin, ein zu bebauendes Grundstück daraufhin zu überprüfen, ob und in welcher Form Sickeranlagen angelegt werden können, d. h. er muss sich bereits bei Beginn seiner Planung mit der Gestaltung der Außenanlagen befassen. 3.1.3

Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke

Entwässerungsanlagen für Gebäude werden möglichst nach dem Schwerkraftprinzip erstellt. Es gilt die europäische Normenreihe DIN EN 12 056 für alle Entwässerungsanlagen, die unter Schwerkraft betrieben werden. Die Normreihe gilt ausschließlich für Wohn-, Geschäfts-, Instituts- und industrielle Bauten innerhalb der Gebäude. Zusätzliche Bestimmungen für Deutschland sind in der DIN 1986-100 aufgeführt. Außerhalb des Gebäudes gilt außerdem die DIN EN  752 sowie weitere Bestimmungen, vergl. . Abb. 3.4. Außerdem sind die Teile der Ortssatzungen zu berücksichtigen, die sich mit Grundstücksentwässerungsanlagen befassen. Im Regelfall existiert eine Abwassersatzung bei den Kom-

Grundstücksgrenze

76

DIN EN 12 056 DIN 1986-100

DIN EN 752 DIN 1986-100 DIN EN 1610 ATV A 127 ATV A 139 ATV A 142

.. Abb. 3.4  Schwerkraftentwässerung: Gültigkeitsbereiche für Normen und Vorschriften

munen. In einer Abwassersatzung sind Anschluss- und Benutzungsregelungen festgelegt, die vor allem bei gewerblich/ industriell zu nutzenden Neubauvorhaben zu berücksichtigen sind. Unter anderem sind dies: Einzelheiten zum Anschluss- und Benutzungsrecht, unzulässige Inhaltsstoffe von Abwässern, Erstellung von Anschlusskanälen, Maßnahmen gegen Rückstau.

---

Die Genehmigungspflicht für die Erstellung einer Grundstücksentwässerungsanlage, wie auch die Überwachung ihrer Erstellung, beschränkt sich in den meisten Bundesländern (z. B. in Nordrhein-Westfalen) auf den Anschluss an das kommunale Kanalnetz, soweit nur häusliche Abwässer anfallen. Eine Benutzungsgenehmigung ist zu beantragen, wenn Abwässer aus Gewerbe- und Industriebetrieben in die öffentliche Kanalisation eingeleitet werden sollen. Sonderabwässer sind in dem Genehmigungsantrag zu erläutern. Bei der Einleitung von Regenwasser in das Kanalsystem ist eine ggf. vorliegende Einleitungsbegrenzung zu beachten. Sofern diese vorliegt, können bei Überschreitung ein Regenrückhaltebauwerk oder andere Retentionsmaßnahmen erforderlich werden. 3.1.4

Entwässerungssysteme

Wegen der unterschiedlichen Entwässerungssysteme innerhalb Europas definiert die DIN EN 12 056-2 vier verschiedene Entwässerungssysteme. Die Systeme unterscheiden sich nach dem Füllungsgrad der Anschlussleitung und der Aufteilung von Leitungssystemen:

3

77 3.1 • Abwasseranlagen

-

System I – Einzelfallleitungsanlage mit teilbefüllten Anschlussleitungen (Füllungsgrad h/di = 0,5). System II – Einzelfallleitungsanlage mit Anschlussleitungen geringer Abmessung (Füllungsgrad h/di = 0,7). System III – Einzelfallleitungsanlage mit vollgefüllten Anschlussleitungen (Füllungsgrad h/di = 1,0). System IV – Anlage mit getrennten Schmutzwasserfallleitungen (Anschlussleitungen nach System I, II oder IV).

In Deutschland sind ausschließlich das System I oder System IV anzuwenden (. Abb. 3.5). Im System I werden die einzelnen Entwässerungsgegenstände in gemeinsamen, teilbefüllten (h/di = 0,5) Sammelanschlussleitungen der Fallleitung zugeführt. Im System IV werden die Schmutzwasserfallleitungen nach fäkalienhaltigem Schmutzwasser und fäkalienfreiem Grauwasser getrennt. Die Anschlussleitungen entsprechen dem System I.

Bezeichnungen der Rohrleitungs-Teilstrecken

In DIN EN 12 056 bzw. DIN 1986-100 werden Bezeichnungen für die verschiedenen Leitungsabschnitte einer Grundstücks­ entwässerungsanlage festgelegt, . Abb. 3.6. Die Fallleitung ist die senkrechte Leitung im Gebäude, die Schmutz- oder Regenwasser in eine liegende Leitung führt und über Dach entlüftet wird. Die Grundleitung ist die unzugänglich im Erdreich oder in einer Bodenplatte liegende Leitung, die Erdwasser aus Fallleitungen, Anschlussleitungen und Bodeneinläufen aufnimmt. Die Lüftungsleitung ist die Verlängerung der Fallleitung über Dach, um einen Druckausgleich über die Freispiegelentwässerung herzustellen. Die Sammelleitung entspricht der Funktion der Grundleitung, liegt jedoch frei unter der Kellerdecke oder an Kellerwänden. Die Anschlussleitung ist die Leitung vom Geruchverschluss des Entwässerungsgegenstandes bis zur weiterführenden Leitung. In DIN 1986-100 wird zwischen Einzelanschlussleitung (EAL) und Sammelanschlussleitung (SAL) unterschieden. Dabei schließt die Einzelanschlussleitung einen einzigen Entwässerungsgegenstand mit Geruchsverschluss an die Sammelanschlussleitung, Fallleitung, Sammel- oder Grundleitung an. Die Sammelanschlussleitung schließt mehrere Entwässerungsgegenstände an die Fallleitung, Sammel- oder Grundleitung an. Der Anschlusskanal ist die Leitung vor der letzten Reinigungsöffnung auf dem Grundstück bis zum öffentlichen Abwasserkanal. Die Symbole für die zeichnerische Darstellung von Entwässerungsanlagen gemäß DIN 1986-100 sind in . Abb. 3.7 aufgeführt.

System IV

.. Abb. 3.5  Entwässerungsanlage System I und IV. Für Deutschland zulässig sind das System I (linkes Bild) sowie das System IV (rechtes Bild)

4 Grundstücksgrenze

3.1.5

System I (h/di=0,5)

2 1 3

5

1 2 3 4

Einzelanschlussleitung Sammelanschlussleitung Fallleitung Lüftungsleitung

6

7

5 6 7

Sammelleitung Grundleitung Anschlusskanal

.. Abb. 3.6  Schematische Darstellung der Leitungsabschnitte einer Entwässerungsanlage

Die Rohrgrößen der Leitungsabschnitte werden durch die Nennweite DN (engl. Diameter Nominal) bezeichnet. Dabei handelt es sich um eine dimensionslose Kenngröße, die den Durchmesser von Rohrleitungen, Geräteanschlüssen und Armaturen angibt. Den Nennweiten ist jeweils ein Mindest-Innendurchmesser (di,min) in mm zugeordnet (. Tab. 3.1) auf den sich alle Leistungsangaben der Norm beziehen. Die Nennweitenstufen sind in der DIN EN ISO 6708 festgelegt.

2 3

Abwasser- und Lüftungsleitungen Schmutzwasserleitung Druckleitung wird mit DS gekennzeichnet Regenwasserleitung Druckleitung wird mit DR gekennzeichnet

4

Mischwasserleitung

5

Lüftungsleitung

6 7 8

Fallleitung

10 11 12 13

Aufriss

DS

DR

Urinalbecken mit automatischer Spülung

je nach Leitungsart Klosettbecken

Richtungshinweise: a) hindurchgehend b) beginnend und abwärts verlaufend c) von oben kommend und endend d) beginnend und aufwärts verlaufend Nennweitenänderung

Ausgussbecken

je nach Leitungsart Spülbecken, einfach Spülbecken, doppelt 100 100

125

125

Geschirrspülmaschine Waschmaschine

Reinigungsrohr mit runder oder rechteckiger Öffnung

17

Rohrendverschluss

18

Geruchsverschluss

19

Belüftungsventil

20

.. Abb. 3.7  Sinnbilder für Entwässerungsanlagen nach DIN 1986-100

23

Duschwanne

Urinalbecken

Reinigungsverschluss

22

Aufriss

Waschtisch, Handwaschbecken

16

21

Grundriss

Badewanne

14 15

Sanitär- Ausstattungsgegenstände

Sitzwaschbecken

Lüftungsleitung, Richtungshinweis, z.B. beginnend und aufwärts verlaufend

9

Grundriss

DS

1

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

DR

78

Wäschetrockner Klimagerät

3.1.6

Wasserablaufstellen

Alle Wasserablaufstellen sind, um ein Austreten von Kanalgasen zu verhindern, mit einem Geruchverschluss zu versehen bzw. an einen mit eigenem Geruchverschluss ausgerüsteten Entwässerungsgegenstand anzuschließen. Ausgenommen sind Mündungen und Zuläufe von Regenfallleitungen, die einem

.. Abb. 3.7 (Fortsetzung)  Sinnbilder für Entwässerungsanlagen nach DIN 1986-100

Trennsystem angehören, da in Regenwasserkanälen kaum Kanalgase entstehen. Die Sperrwasserhöhe innerhalb eines Geruchverschlusses muss mind. betragen: 60 mm bei allen Geruchverschlüssen für Schmutzwasser. 100 mm bei Abläufen für Regenwasser (berücksichtigt längere Trockenperioden).

--

Man rechnet mit einer Verdunstungsgeschwindigkeit von im Mittel 1 mm/Tag (0,3 bis 2,5 mm je nach Luftfeuchte, Wasserund Lufttemperatur). In Räumen, in denen Unter- oder Überdrücke bestehen, wie z. B. in Zentralen von Raumlufttechnischen Anlagen, müssen entsprechend größere Verschlusshöhen vorgesehen werden.

3

79 3.1 • Abwasseranlagen

Grundriss

.. Tab. 3.1  Nennweite (DN) mit entsprechendem Mindest-Innendurchmesser di, min (entspricht Tab. 1 in DIN EN 12 056-2

Aufriss

Ablauf oder Entwässerungsrinne ohne Geruchsverschluss Ablauf oder Entwässerungsrinne mit Geruchsverschluss Ablauf mit Rückstauverschluss für fäkalienfreies Abwasser

Nennweite DN

S

Schlammfang

F

Fettabscheider

Stärkeabscheider

Heizölsperre mit Rückstauverschluss

F

St

Benzinabscheider (Abscheider für Leichtflüssigkeiten) Heizölabscheider (Abscheider für Leichtflüssigkeiten) Heizölsperre

S

St

B

B

H

H

H Sp

H Sp

H Sp

H Sp

Innendurchmesser di, min [mm]

30

26

40

34

50

44

56

49

60

56

70

68

80

75

90

79

100

96

125

113

150

146

200

184

225

207

250

230

300

290

≥2m

Regenfallleitung

Abläufe, Abscheider, Hebeanlagen, Schächte

Aufenthaltsraum

Rückstauverschluss für fäkalienfreies Abwasser

≥ 100

Rückstauverschluss für fäkalienhaltiges Abwasser Kellerentwässerungspumpe

Fäkalienhebeanlage Schacht mit offenem Durchfluss (dargestellt mit Schmutzwasserleitung)

.. Abb. 3.8  Regenwasserabläufe im Freien mit einem Geruchverschluss zu versehen wäre unzweckmäßig, da gefrierendes Sperrwasser den Ablauf zerstören würde. Falls Regenwasserabläufe von Terrassen/Balkonen an eine Mischkanalisation anzuschließen sind, empfiehlt sich ein Geruchverschluss an frostfreier Stelle, z. B. am Fuße der Regenfallleitung, um ein Austreten übelriechender Kanalgase zu unterbinden. Verbindlich vorgeschrieben ist dies gem. DIN 1986-100 nur für Ablaufstellen, die weniger als 2 m von Fenstern und Türen von Aufenthaltsräumen entfernt sind

Schacht mit geschlossenem Durchfluss

Anschlussleitungen

Anschlussleitungen müssen, wie auch die Fallleitungen, aus heißwasserbeständigen Materialien (für eine maximale Wassertemperatur von +95 °C) bestehen. Hierzu zählen: Gusseiserne Rohre,

-

≥ 60 mm

3.1.7

≥ 60 mm

.. Abb. 3.7 (Fortsetzung)  Sinnbilder für Entwässerungsanlagen nach DIN 1986-100

.. Abb. 3.9  Rohr- und Flaschengeruchverschluss. Die Sperrwasserhöhe beträgt 60 mm

80

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

--

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

Stahlrohre, Faserzementrohre, Heißwasserbeständige Kunststoffrohre, so genannte HAT-Rohre (Hotwater-Tubes) aus PP, ABS, ASA, PE-HD (früher: PE-hart), PVC-C.

Die orangebraunen PVC-U-Rohre sind, da nicht heißwasserbeständig, nur als Anschlussleitungen von WC- und Urinalbecken sowie für Bodenabläufe ohne seitlichen Zulauf im Wohnungsbau zugelassen. Es empfiehlt sich jedoch, auch in diesen Fällen HT-Rohre zu verwenden, da i. d. R. nicht auszuschließen ist, dass später einmal ein Heißwasser erzeugendes Gerät angeschlossen wird. Die erforderlichen Nennweiten sind aus . Tab. 3.2 ersichtlich. Im Wohnungsbau wird der mit Abstand größte Querschnitt meist für den WC-Anschluss erforderlich. Die mit Gefälle annähernd horizontal zu führenden Anschlussleitungen sind, folgt man der Wärmeschutznorm DIN 4108 und der Schallschutznorm DIN 4109, in Wandschlitzen so gut wie nicht mehr unterzubringen. In Betracht kommt eine Verlegung im Fußbodenaufbau oder eine Vorwandinstallation. Für belüftete und unbelüftete Einzelanschlussleitungen gelten gemäß DIN 1986-100 die in . Tab. 3.6 aufgeführten Anwendungsgrenzen.

13

3.1.8

14

Regen- und Schmutzwasser müssen in getrennten Fallleitungen abgeführt werden (. Abb. 3.10). Am Fuße aller Fallstränge sind Reinigungsöffnungen vorzusehen. Fallleitungen neigen kaum zu Verstopfungen. In beschädigten Grundleitungen kann dagegen ein Rohrquerschnitt durch einwachsende Wurzeln meterlang verschlossen werden. Verstopfungen können sich auch in intakten Rohrleitungen durch sich festsetzende Feststoffe und Fette bilden. Frei liegende Rohrleitungen sollen nicht an Wänden anliegen. Bei Durchfahrungen von Bauteilen, an die Anforderungen hinsichtlich ihrer Feuerwiderstandsdauer gestellt werden, sind die entsprechenden bauaufsichtlichen Vorschriften der Länder zu beachten. Da Kunststoffrohre im Brandfalle erweichen, müssen ggf. Maßnahmen getroffen werden, um die auf diese Weise entstehenden Öffnungen in Brandabschnitte trennenden Bauteilen, wie z. B. Decken oder Wohnungstrennwänden, brandschutztechnisch zu schließen. Bewährt haben sich sogenannte Brandschutzmanschetten, deren bei großer Hitze stark expandierende Dichtstoffe Decken- bzw. Wanddurchbrüche wirksam abschotten können. Brandschutzmanschetten gibt es in mehreren, auf die verschiedenen Rohrmaterialien abgestimmten Varianten. Bei der Abwasserableitung unterscheidet man Fall-, Aufprallund Fließgeräusche. Fall- und Aufprallgeräusche entstehen

15 16 17 18 19 20 21 22 23

Fallleitungen

.. Tab. 3.2  Für die verschiedenen Entwässerungsgegenstände anzusetzende Anschlusswerte (DU) (gemäß DIN 1986-100) und Dimensionen von Einzelanschlussleitungen (DN) Entwässerungsgegenstand

Anschlusswert DU [l/s]

Einzelanschluss­ leitung

Waschbecken, Bidet

0,5

DN 40

Dusche ohne Stöpsel

0,6

DN 50

Dusche mit Stöpsel

0,8

DN 50

Einzelurinal mit Spülkasten

0,8

DN 50

Urinal mit Druckspüler

0,5

DN 50

Standurinal

0,2

DN 50

Urinal ohne Wasserspülung

0,1

DN 50

Badewanne

0,8

DN 50

Küchenspüle und Geschirrspüler*

0,8

DN 50

Küchenspüle, Ausgussbecken

0,8

DN 50

Geschirrspüler

0,8

DN 50

Waschmaschine bis 6 kg

0,8

DN 50

Waschmaschine bis 12 kg

1,5

DN 56/60

WC mit 4,0/4,5 l Spülkasten

1,8

DN 80/DN 90

WC mit 6,0 l Spülkasten/ Druckspüler

2,0

DN 80 bis DN 100

WC mit 7,5 l Spülkasten/ Druckspüler

2,0

Nicht gebräuchlich

WC mit 9,0 l Spülkasten/ Druckspüler

2,5

DN 100

Bodenablauf DN 50

0,8

DN 50

Bodenablauf DN 70

1,5

DN 70

Bodenablauf DN 100

2,0

DN 100

* Mit gemeinsamen Geruchverschluss.

am Fuße einer Fallleitung beim Auftreffen des Wassers auf den Fußbogen. Hierbei wirkt sich auch die Fallhöhe aus, obwohl bei größeren Strömungsgeschwindigkeiten erhöhte Rohrreibungsverluste die zusätzliche Fallhöhenenergie aufzehren. Da alle Richtungsänderungen unerwünschte Geräusche zur Folge haben können, sind Fallleitungen möglichst geradlinig und ohne Änderung ihrer lichten Weite durch die Geschosse zu führen. Wird Wert darauf gelegt, dass die oft als sehr störend empfundenen Fließgeräusche gedämpft werden, empfehlen sich Rohrmaterialien hohen Flächengewichts wie z. B. gusseiserne Rohre oder spezielle HT-Rohre mit verbessertem Luftschalldämmverhalten. Rohrschellen sollten eine schalldämmende Einlage erhalten.

81 3.1 • Abwasseranlagen

ig s s ä zul

un

ss ä l zu

ig

.. Abb. 3.10  Regen- und Schmutzwasser müssen in getrennten Fallleitungen abgeführt werden, auch in Mischsystemen. Bei einem gemeinsamen Fallstrang bestünde die Gefahr, dass bei einer Verstopfung im unteren Rohrbereich rückstauendes Regenwasser an den Schmutzwassereinläufen (wie z. B. Waschtischen und WC-Becken) austräte. Am Fuße aller Fallleitungen sind Reinigungsöffnungen vorzusehen

Bei der Befestigung der Rohrleitungen mittels Fixschellen, Losschellen und Pendelaufhängungen sind, nicht zuletzt der Gewährleistungen wegen, die Verlegeanleitungen der Hersteller zu berücksichtigen. Allgemeingültige Regeln lassen sich bei der Vielzahl der Rohrwerkstoffe, Rohrsysteme und Verbindungsmöglichkeiten nicht aufstellen.

un

ss ä l zu

ig

zz Fallleitungen für Schmutzwasser

Schmutzwasserfallleitungen müssen, wie die Anschlussleitungen, heißwasserbeständig sein. Die für Schmutzwasserfallleitungen zugelassenen Kunststoffrohre werden als HT-Rohre (Hotwater-Tubes) bezeichnet. Der lichte Mindestquerschnitt beträgt DN 70 (Nennweite 70 mm), ist ein WC-Becken angeschlossen DN 80, DN 90 oder DN 100, je nach WC-Typ (vgl. . Tab. 3.2). Beim Übergang hoher Fallleitungen in liegende Leitungen kann das nach unten stürzende Wasser im Bereich der früher üblichen 87°-Bögen erhebliche Drücke erzeugen, was bei Schmutzwasserfallleitungen oft Unzuträglichkeiten an Geruchverschlüssen angeschlossener Entwässerungsgegenstände zur Folge hat. Daher sind ab 4 Geschossen bzw. 10 m Fallleitungshöhe besondere Vorkehrungen zu treffen (vgl. . Abb. 3.12 und 3.13). Richtungsänderungen, die nicht flacher verlaufen als 45° zur Waagerechten, unterliegen dagegen keinerlei Beschränkung. Nebeneinander liegende Wohnungen dürfen nicht an eine gemeinsame Schmutzwasser-Fallleitung angeschlossen werden. Folgende Rohrleitungsmaterialien kommen für Schmutzwasserfallleitungen in Frage: Gusseiserne Rohre (SML-Rohre) ohne Muffe gem. DIN 19 522 haben außen eine rotbraune Farbgrundierung und innen eine Teer-Epoxidharz-Beschichtung (. Abb. 3.14). Rohrverbindungen durch Manschetten aus kochendwasserbeständigem Elastomer und Spannhülsen aus korrosionsbeständigem Edelstahl (z. B. CV-Verbindungselemente). Die muffenlosen gusseisernen Rohre werden in Längen von 3 m geliefert und vom Verarbeiter mit Hilfe einer Trennscheibe bedarfsgerecht zugeschnitten. Da sie den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten

-

.. Abb. 3.11  Fallrohre in halbsteinigen Wänden schwächen den Zusammenhalt der Wandscheiben, insbesondere an Kreuzungspunkten. Ihre Unterbringung in nicht tragenden und nicht aussteifenden Wänden ist zwar zulässig, aber nicht empfehlenswert. Auch schalltechnisch bilden sie Schwachpunkte. Senkrechte Aussparungen in Wänden ab 24 cm Dicke wie auch Vorwandinstallationen können den Anforderungen der 4108 und 4109 gerecht werden. Neben Tür- und Fensteröffnungen sind Auflagerflächen für die Stürze zu berücksichtigen

wie Beton haben, können sie ohne Bedenken einbetoniert werden. Das vergleichsweise hohe Flächengewicht der Gussrohre bewirkt, dass Fließgeräusche stark gedämpft werden. Die elastischen Dichtungen der Rohrverbindungen verhindern eine Weiterleitung von Körperschall. Muffenlose Gussrohre mit Sonderbeschichtung (KMLRohre) oder Emaillierung (EML-Rohre) ermöglichen eine Ableitung stark aggressiver Abwässer. Gusseiserne Rohre mit Muffe (GA-Rohre) werden nicht mehr hergestellt. Stahlabflussrohre gemäß DIN EN 1123 innen und außen feuerverzinkt, innen zusätzlich kunststoffbeschichtet. Rohrverbindungen mittels Steckmuffen mit Lippendichtung. Stahlabflussrohre können mit Muffen an beiden Enden geliefert werden, so dass beim Ablängen keine muffenlose Abfallstücke anfallen. Schnittstellen kunststoffbeschichteter Rohre sind mit einer Korrosions-

-

3

82

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

1 2

5

≥ 10 m

4

≥

3

25

≥ 2m

4

3

cm

2

6

≥1m

≥1m

7

1

8 9 10

.. Abb. 3.12  Damit sich an den Fallleitungsfußbögen kein zu hoher Überdruck aufbaut, sind ab 4 Geschosse bzw. 10 m FallrohrIänge die Übergänge in Iiegende Leitungen durch ein Zwischenstück von ≥ 25 cm Länge aufzulösen. Um ein Herausdrücken von Sperrwasser aus den Geruchverschlüssen nahegelegener Ablaufstellen zu vermeiden, ist die Fallleitung oberseitig des zulaufseitigen Bogens in mind. 2 m Höhe von Anschlüssen freizuhalten. Anschlüsse an die Iiegende Leitung sind in einem Mindestabstand von 1 m zu den Iotrechten Leitungsteilen vorzunehmen. Verzüge unter 2 m Länge erhalten eine Umgehungsleitung, wenn in ihrem Bereich Entwässerungsgegenstände anzuschließen sind (vgl. . Abb. 3.13). Ein Zwischenstück kann dann entfallen

11 12 45° Umlüftung

≥ 1,5 m

14

≥2m

13

Umgehung

15 ≥ 1,5 m

Umlüftung

≥2m

≥2m

17

45°

≥1m

16

Verzug

Umgehung

18 19 20 21 22 23

≥ 1,5 m .. Abb. 3.13  Umgehungsleitungen bei Verzügen. Am Fuße von Fallleitungen, die mehr als 8 Geschosse durchlaufen bzw. Iänger als 22 m sind, müssen Umgehungsleitungen eingebaut werden. Umgehungsleitungen werden auch erforderlich, wenn am Fuße von Fallleitungen, die 4 bis 8 Geschosse durchlaufen bzw. 10 bis 22 m Iang sind, Entwässerungsgegenstände im Bereich eines Verzuges anzuschließen sind, der weniger als 2 m Iang ist (d. h. die Mindestabstände von 1 m zu den zu- und ablaufseitigen Bögen nicht eingehalten werden können (vgl. . Abb. 3.12). Entwässerungsgegenstände sind stets an die Umgehungsleitungen anzuschließen

schutzpaste zu behandeln. Zinkschichten entwickeln i. A. an den Schnittstellen eine kathodische Schutzwirkung, die Unterrostungen entgegenwirkt. Bei Edelstahlrohren für aggressive Abwässer entfällt dieses Problem. Infolge geringer Muffendurchmesser sind Stahlrohre gut in engen Schlitzen unterzubringen.

-

Faserzementrohre (FZ-Rohre) nach DIN EN 12 763 bestehen aus einer Mischung aus Beton, Zellstoff- und Synthetikfasern. Innen erhalten die Rohre eine Acrylbeschichtung. Verbindungen der muffenlosen Rohre: Spannmuffen (z. B. Connect-Spannmuffen) aus Elastomermanschette und Edelstahlspannhülse.

3

83 3.1 • Abwasseranlagen

-

PP-Rohre (aus Polypropylen) gemäß DIN 19 560-10. Steckmuffenverbindung. Bei längerer Lagerung müssen PP-Rohre vor direkter Sonneneinstrahlung bzw. zu starker Lichteinwirkung geschützt werden. Das Material ist schwer entflammbar. Farbe: Unterschiedlich nach Hersteller. Verschiedene Spezifikationen. ABS- und ASA-Rohre (aus Acrylnitril-Butadien-Styrol bzw. Acrylester-Styrol-Acrylnitril) gemäß. DIN 19 56110. Steckenmuffenverbindung. Bei längerer Lagerung müssen auch ABS- und ASA-Rohre vor direkter Sonnen- bzw. Lichteinwirkung geschützt werden. Das Material ist normal entflammbar. Farbe: grau mit ununterbrochenem gelben Schriftzug versehen. PE-HD-Rohre (Polyethylenrohre hoher Dichte) gemäß DIN 19 535-10. Steckmuffen- oder Schweißverbindungen. Das Material ist normal entflammbar. Farbe: schwarz, mit ununterbrochenem gelben Schriftzug versehen. PVC-C-Rohre (aus chloriertem PVC-U) gemäß DIN 19 538-10. Steckmuffenverbindung. Das Material ist schwer entflammbar. Farbe: grau, mit ununterbrochenem rotem Schriftzug versehen.

-

Bei der Verarbeitung von Rohren aus thermoplastischen Kunststoffen sollte berücksichtigt werden, dass dieser Werkstoff bei Kälte an Elastizität verliert und empfindlicher auf Schlag- und Stoßbeanspruchungen reagiert als bei den üblichen Verarbeitungstemperaturen. Alle Kunststoffe sind brennbar und entwickeln im Brandfalle größere Rauchmengen, z. T. auch giftige Dämpfe wie z. B. PVC. In größeren mehrgeschossigen Gebäuden sollten Kunststoffrohre nur unter konsequenter Beachtung brandschutztechnischer Gesichtspunkte Verwendung finden. Hauptanwendungsbereich: Ein- und Zweifamilienhäuser. Die Körperschallfortleitung ist bei Kunststoffrohren infolge ihrer elastischen Struktur geringer als bei Rohren aus metallischen Werkstoffen. Dies wirkt sich z. B. überall dort günstig aus, wo ein starrer Kontakt mit Wänden oder Decken (Schallbrücken) nicht sicher auszuschließen ist. Luftschall wird dagegen in relativ hohem Maße emittiert. Dies hat die Hersteller veranlasst, HT-Rohre mit verbessertem Luftschall-Dämmverhalten zu entwickeln. Erreicht wird dies durch dickere Wandungen (größere Masse) aus z. B. mineralisch verstärktem PVC (Wavin AS1) bzw. PP (Geberit db  20*) oder durch Ausbildung als Zweischichtenrohr z. B. aus ABS/ASA/ PVC (friaphon*) bzw. als Dreischichtenrohr z.  B. aus PE + Dämmschicht + PE-Schutzschicht (Geberit PE-Silent*). Diese HT-Kunststoffrohre sind kompatibel mit den übrigen HT-Rohren der Hersteller. Sie sollen in den schalltechnisch kritischen Leitungsstrecken eingesetzt werden, z. B. in Fallund Sammelleitungen. Eine weitere Möglichkeit, Schallemissionen von Rohrleitungsteilstrecken zu reduzieren, ist das 1

Anmerkung: Herstellerangaben ohne Anspruch auf Vollständigkeit und Richtigkeit.

.. Abb. 3.14  Rohrverbindungen gusseiserner Rohre: A SML-Rohre mit heißwasserbeständiger Elastomermanschette und Spannhülse aus rostfreiem Stahl. Ein Distanzring in Manschettenmitte fängt temperaturbedingte Längenänderungen auf und verhindert die Weiterleitung von Körperschall. B Gusseiserne Muffenrohre (GA-Rohre) werden nicht mehr hergestellt. Anschlüsse von SML- an GA-Rohre bei Umbaumaßnahmen sind möglich

10

-

B

A

.. Abb. 3.15  Steckmuffenverbindung von Kunststoffrohren. Das Spitzende ist nach vollständigem Einschieben wieder um 10 mm herauszuziehen, damit keine temperaturbedingten Zwängungen auftreten. Die Rohre sind durch Befestigungsschellen unter der Muffe zu halten, um zu verhindern, dass die Rohre nachrutschen

Umhüllen von Rohren mit Dämmfolien ausgesuchter Materialkombinationen (z. B. Geberit lsol*) aus luftschalldämpfender Bleifolie  +  körperschalldämmender Schaumstoffschicht + dampfsperrender Kunststofffolie. Bei Rohrverlegung in einem Wandschlitz kann der Schlitz zusätzlich in Breite des Putzträgers mit Dämmfolie abgedeckt werden, was allerdings die erforderliche Dicke des Putzauftrages der Wandflächen neben der Schlitzabdeckung merklich vergrößert. zz Fallleitungen für Niederschlagswasser

Grundsätzlich sollte angestrebt werden, Regenwasser nicht in die Kanalisation abzuleiten, sondern versickern zu lassen (sofern kein Gewässer zur Verfügung steht). Möglich ist dies

84

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

vor allem bei kleinen Regenwassermengen, z. B. von Garagendächern. Voraussetzung ist ein ausreichend durchlässiger Untergrund und ein tief liegender Grundwasserstand (▶ Abschn. 3.1.2). Innen liegende Regenfallleitungen sind durch Dämmmaßnahmen gegen Kondenswasser zu sichern, . Abb. 3.16. Kalte, von oben in die Regenfallleitung eindringende Außenluft kann eine Kondensation der in der Raumluft enthaltenen Feuchtigkeit an der Rohraußenseite auslösen und auf diese Weise Durchfeuchtungen von Wand und Decke nach sich ziehen. Es empfiehlt sich, Regenfallleitungen nicht dort anzuordnen, wo die Fließgeräusche schlafende Personen stören könnten. Eine Dämpfung von Fließgeräuschen kann vornehmlich mit Rohrmaterialien eines hohen Flächengewichtes erzielt werden, aber auch durch spezielle mehrschichtige Kunststoffrohre. In Schmutzwasserfallleitungen darf Regenwasser nicht eingeleitet werden, wie umgekehrt auch nicht (vgl. . Abb. 3.10). Eine Bogenauflösung am Fuße von Regenfallleitungen durch zwei 45°-Bögen wie bei Schmutzwasserfallleitungen wirkt sich hydraulisch und akustisch günstig aus. Gebräuchliche Rohrleitungsmaterialien sind: Gusseiserne SML-Rohre, Stahlrohre, Kunststoff-HT-Rohre, wie unter Fallleitungen für Schmutzwasser beschrieben.

--

Geneigte Dächer mit äußerer Entwässerung erhalten Dachrinnen aus Kunststoff (PVC) gem. DIN EN 607 oder Metall (Zink- oder Kupferblech, seltener Aluminium bzw. nichtrostendes oder verzinktes Stahlblech) gem. DIN EN 612. Hängerinnen haben meist einen halbrunden Querschnitt, aufgesetzte Rinnen i. d. R. einen kastenförmigen Querschnitt. Sie sollten in einem Gefälle von mind. 1 mm/m, besser  3  bis 5 mm/m verlegt werden. Ohne Gefälle verlegte Rinnen können, besonders wenn sie an einer hölzernen Dachkonstruktion befestigt sind, im Laufe der Zeit ihr Gefälle verlieren, evtl. auch Gegengefälle bekommen. Die Vorderkante einer Dachrinne muss wenigstens 8 mm tiefer liegen als die Rinnenhinterkante. Damit Dachrinnen sich ausdehnen können, sollte die Länge metallischer Rinnen auf höchstens 15 m, die von Kunststoffrinnen auf höchstens 12 m begrenzt werden. Größere Rinnenlängen sind sinngemäß in Gefällelängen aufzuteilen und mit Dehnungsvorrichtungen auszustatten. Hieraus ergibt sich, dass auf 12– 15 m Rinnenlänge eine Regenfallleitung vorgesehen werden sollte. Die Bemessung von Dachrinnen erfolgt nach DIN EN 12  056-3. (Einzelheiten zu Dachrinnenheizungen siehe . Abb. 4.195). Üblicherweise werden für außen angeordnete Regenfall­ leitungen die gleichen Materialien wie für Dachrinnen verwendet. Die strömungstechnisch ungünstigere rechteckige Querschnittsform wird seltener gewählt. Wo mit mechanischen Beschädigungen außen liegender Regenfallleitungen

Kaltluft

Wärmedämmung

.. Abb. 3.16  Nach innen entwässernde Flachdächer sollten ringsum mit einem wasserdichten Rand (Attika) eingefasst werden. Dachaustritte und Aufbauten sind in gleicher Höhe wasserdicht auszuführen. Zumindest im obersten Geschoss müssen innen liegende Regenfallleitungen durch eine wärmedämmende Umhüllung gegen Kondensat gesichert werden. Andernfalls sind Wanddurchfeuchtungen nicht auszuschließen. Geschlossenzellige Dämmstoffe mit hohem Dampfdiffusionswiderstand sind zu bevorzugen. Offenzellige und faserige Materialien sollten eine annähernd dampfdichte Außenhaut mit abgedichteten Stößen erhalten

gerechnet werden muss, z. B. am Gebäudefuß bis zu etwa 1 m über Gelände, enden Regenfallleitungen in so genannten Standrohren aus Gusseisen oder Stahl (in einigen Bundesländern obligatorisch, da bei Stoßbelastung weniger rissanfällig als Gusseisen). Oberer Abschluss: Dichtkappen (gleichzeitig Revisionsmöglichkeit). Balkone und Loggien erhalten Bodenabläufe. Geschlossene Brüstungen sind zusätzlich mit einer Durchflussöffnung von mindestens 4 cm lichter Weite zu versehen, und zwar so, dass sich bei Verstopfung des Bodenablaufs kein Wasser aufstauen kann. Sind die Brüstungen nicht allseits umschlossen, darf bei Anschluss an die Trennkanalisation das Regenwasser in die Fallleitung der Dachentwässerung eingeleitet werden, da anzunehmen ist, dass infolge ausreichenden Luftaustausches ein evtl. aus der Regenfallleitung austretender Luftstrom nicht zu einer Geruchsbelästigung führt. Eine direkte Ableitung über Wasserspeier oder Tropfleisten ist nur zulässig, wenn hierdurch die Belange anderer nicht beeinträchtigt werden (Gefahr durch herabfallende Eiszapfen). Außen sichtbar angeordnete Fallleitungen beeinflussen das Erscheinungsbild eines Gebäudes nicht unerheblich. Gestalterische Probleme durch eine Vielzahl von Fallsträngen können sich ergeben, wenn geneigte Dächer an ihrer Traufe keine durchgehende Rinne aufweisen, weil Dachfenster, Gauben o. ä. diese unterbrechen. Bei erkerartigen, weit vorstehenden Bauteilen mit Dachrinne ist eine optisch und technisch befriedigende Führung der Regenwasserableitung stets ein besonderer Problempunkt. 3.1.9

Lüftungsleitungen

Jede Fallleitung für Schmutzwasser ist ab der Einmündung der obersten Anschlussleitung als Lüftungsleitung ohne Quer-

85 3.1 • Abwasseranlagen

.. Abb. 3.17  Hauptlüftung von Fallleitungen, beginnend am obersten Anschluss eines Entwässerungsgegenstandes. Die Lüftungen mehrerer Fallleitungen können zusammengeführt werden (betrifft insbesondere eng beieinanderliegende Fallleitungen z. B. in Hotels)

Statt Umlüftung oder indirekter Nebenlüftung ist auch ein Belüftungsventil zulässig

Umlüftung

≥ 2%

Indirekte Nebenlüftung

45°

Direkte Nebenlüftung

.. Abb. 3.18  Varianten von Lüftungssystemen für Sonderfälle: Umlüftungen entlüften Sammelanschlussleitungen. Indirekte und direkte Nebenlüftungen sowie auch Sekundärlüftungen entlasten stark beanspruchte und lange Fallleitungen

schnittsverengung bis über Dach zu führen, . Abb. 3.17. Die Mündungshöhe über Dach soll mind. 15 cm betragen, senkrecht bemessen zwischen Oberkante Mündung und Wasserlauf der Dachfläche/Dachpfanne, in schneereichen Gegenden entsprechend mehr. Auf einen dichten sachgerechten Anschluss ist zu achten. So genannte Dunstrohre als Rohrendung über geneigten Dächern lassen sich i. d. R. stufenlos jeder Dachneigung anpassen. Ein seitlicher Versatz zwischen Dunstrohr und darunter befindlicher Lüftungsleitung kann mittels flexibler Wellrohre überbrückt werden. Lüftungsleitungen sind möglichst geradlinig und lotrecht zur Mündung zu führen. Verziehungen (Schleifungen) müssen ein Mindestgefälle von 1:50 haben, um Kondenswasser abzuleiten und sind ab  6  Geschossen mit  45°-Bögen auszuführen. Die Belüftung des Abwasser-

systems bewirkt einen Druckausgleich zum atmosphärischen Druck. Auf diese Weise wird ein gleichmäßiger Wasserabfluss begünstigt und die Gefahr eingeschränkt, dass eine fallende Wassersäule größere Druckunterschiede innerhalb von Fallleitungen bewirkt und damit das Wasser nahegelegener Geruchverschlüsse in Bewegung setzt. Über die Lüftungsleitungen können auch Kanalgase, die sich beim Zerfall organischer Substanzen bilden und feuergefährlich sein können, ins Freie gelangen. Je nach Wetterlage steigen die gegenüber der Außenluft wärmeren Kanalgase mit einer Geschwindigkeit von 1–5 m/s auf. Bei mehrfach verzogenen Fallleitungen, wie z. B. bei Terrassenhäusern unvermeidbar, können infolge ungünstiger Druckverhältnisse schwere Störungen in der Schmutzwasserableitung auftreten (Ausführungsbeispiele in DIN 1986-100). Neben der Haupt-

3

86

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

Lüftung

Dunstrohr

1 ≥ 1m

2

≥ 2m

≤ 1m

3 DN 100 ≤ 4m

4 5 6 7 8 9

.. Abb. 3.19  Mündet eine Lüftungsleitung in der Nähe von Öffnungen eines Aufenthaltsraumes, so ist sie bis mind. 1 m über den Sturz oder so zu führen, dass sie mind. 2 m seitlich der Öffnung austritt

13

lüftung wird unterschieden in die Umlüftung und indirekter bzw. direkter Nebenlüftung, siehe . Abb. 3.18. Grundleitungen in Gebäuden ohne Schmutzwasserfallleitungen (z. B. in eingeschossigen, nicht unterkellerten Gebäuden) sind an ihrem oberen Ende mit einer über Dach geführten Lüftung zu versehen. Der Anschluss eines Regenfallrohres in einem Mischsystem kann nicht als Lüftung gelten, da diese bei Regen unwirksam ist.

14

3.1.10

10 11 12

15 16 17 18 19 20 21 22 23

Grund- und Sammelleitungen

Ein Rohrnetz aus liegenden Leitungen übernimmt die aus Fallsträngen und Bodenabläufen zufließenden Abwässer und führt sie dem Anschlusskanal zu. Im Regelfall handelt es sich hierbei um Grundleitungen, d. h. Rohre einer gewissen äußeren Belastbarkeit, die sich im Erdreich unter dem Bauwerk, etwa in Höhe der Fundamente, befinden. Liegt der Straßenkanal so hoch, dass die Anbindung eines Grundleitungssystems unter Einhaltung des vorgeschriebenen Mindestgefälles nicht mehr möglich ist, lässt sich durch erhöhte Anordnung des liegenden Rohrnetzes im Gebäude, beispielsweise unter der Kellerdecke, oft noch die erforderliche Höhe gewinnen. Für diese freiliegenden und zugänglichen so genannten Sammelleitungen können die gleichen Rohrmaterialien verwendet werden wie für Schmutzwasser-Fallleitungen. Innerhalb des Gebäudes sind Sammelleitungen mit einem Füllungsgrad von h/di = 0,5 mit einem Mindestgefälle von 0,5 cm/m und einer Mindestfließgeschwindigkeit von 0,5 m/s zu bemessen. Nach Einleitung eines Volumenstromes aus einer Abwasserhebeanlage kann die Sammelleitung mit einem Füllungsgrad von h/di = 0,7 bemessen werden. Der Mindestquerschnitt beträgt DN 80. Sofern der Gesamtschmutzwasser­

.. Abb. 3.20  Ein einzelnes WC und ein Waschtisch können über eine unbelüftete Anschlussleitung, bei max. 4 m Höhenunterschied, an eine Grundleitung (Sammelleitung) angeschlossen werden. Grundleitungen (Sammelleitungen), an die Entwässerungsgegenstände direkt angeschlossen werden, müssen an ihrem (oberen) Ende entlüftet sein

abfluss > 2,0 l/s ist, kann die Bewässerung nach der Tabelle für Sammelanschlussleitungen erfolgen (Mindestquerschnitt DN 50). Grundleitungen sind ebenso zu bemessen und mit einem Mindestquerschnitt von DN 80 auszulegen. Mischwasser außerhalb des Gebäudes ist mit einer Mindestfließgeschwindigkeit von 0,7 m/s und einer Höchstgeschwindigkeit von 2,5 m/s zu berücksichtigen. Nach der Einleitung eines Volumenstroms aus einer Abwasserhebeanlage kann die Grundleitung hinter einem Schacht mit offenem Durchfluss auch mit einem Füllungsgrad von h/di = 1,0 bemessen werden. Grundsätzlich können Grundleitungen bis zum nächstgelegenen Schacht außerhalb von Gebäuden mit der Mindestnennweite DN 80 (di = 75 mm) ausgeführt werden, wenn die hydraulischen Berechnungen dies zulassen. Unabhängig davon wird empfohlen, wegen der besseren Zugänglichkeit der Grundleitungen bei Inspektion und Reinigung die Nennweite DN 100 zu wählen. Der Mindestquerschnitt für Grundleitungen wird auch deshalb mit 100 mm (DN 100) empfohlen, da zahlreiche Einbauteile wie Bodenabläufe, Abscheider u. ä. nicht in DN 80 oder DN 90 verfügbar sind. Grundleitungsquerschnitte kleiner als DN  100 wären hydraulisch zwar vertretbar (wenn rechnerisch ausreichend), der größere Querschnitt vermindert jedoch das Risiko von Verstopfungen durch größere Fremdkörper (Küchenabfälle, Müll) in den unzugänglich verlegten Grundleitungen. Nächstgrößere in Grund- und Sammelleitungen verwendete Querschnitte: DN 125, DN 150 und DN 200. Die erforderlichen Nennweiten sind nach DIN 1986100 zu errechnen (siehe ▶ Abschn. 3.1.23). Im Gegensatz zu Anschluss-, Fall- und Sammelleitungen werden für Grundleitungen keine heißwasserbeständigen Materialien gefordert. Sie müssen für eine Abwassertemperatur von +45 °C mit kurzzeitig höheren Spitzen geeignet sein.

87 3.1 • Abwasseranlagen

Sammelleitung

.. Abb. 3.21  Die Anordnung des liegenden Leitungsnetzes in Form von Sammelleitungen unter der Kellerdecke erleichtert oft den Anschluss an einen hoch liegenden Straßenkanal. In der Regel müssen die Rohrleitungen an den Wänden verlegt werden unter Berücksichtigung zu querender Türen und Fenster (Kopfhöhe). Um unterschiedliche Setzungen von Gebäude und Baugrubenverfüllung aufzufangen, sind bei Durchfahrungen von Außenwänden elastische Rohrummantelungen vorzusehen. Auch gelenkige Anschlüsse direkt vor der Wandaußenseite wirken auftretenden Scherkräften entgegen. Der Anschluss an die äußere Sperrschicht am Gebäude ist sorgfältig mit dauerelastischen Dichtmaterialien vorzunehmen. Sind die Wanddurchfahrungen druckwasserdicht und/oder gasdicht auszubilden, sollten Fachfirmen eingeschaltet werden

Eingeführte Rohrleitungsmaterialien für Grundleitungen im Erdreich sind, vergl. . Tab. 3.3: Steinzeugrohr nach DIN EN 295. Nennweiten: DN 100 bis DN 200 mit Steckmuffe L nach Verbindungssystem F. Die Steckmuffe L, ein in die Muffe eingeklebter Lippenring aus Elastomer gleicht herstellungsspezifisch bedingte Maßtoleranzen der Rohre sicher aus. F kennzeichnet nach DIN EN 295 die deutsche und belgische Maßreihe (maßgebende Größe ist der Außendurchmesser des Spitz­endes). Seit langem eingeführtes Rohrleitungsmaterial für die Gebäudeentwässerung. Farbe: braun, innen und außen säurefest glasiert. In den Nennweiten DN 100–150 wird das Steinzeugrohr auch nur innen glasiert, außen hellbraun und damit etwas preisgünstiger hergestellt. Steinzeugrohr nach DIN EN 295. Nennweiten: DN 200 bis DN 1400 mit Steckmuffe K nach Verbindungssystem C. Kommt für die Gebäude- und Grundstücksentwässerung in Betracht, wenn größere Nennweiten erforderlich werden sollten. Die Steckmuffe K besteht aus einem härteren Elastomer-Ausgleichelement in der Muffe und einem weicher eingestellten am Spitzende. C kennzeichnet die Muffenabmessungen der deutschen und belgischen Produktion. Kunststoffrohre PVC-U (früher als PVC-hart bezeichnet) in orange-brauner Farbe gem. DIN EN 1401-1. Steckmuffenverbindung wie bei PVC-Fallleitungen (vgl.

.. Abb. 3.22  Verbindung von Steinzeugrohren mittels Steckmuffe L

-

.. Abb. 3.23  Rohrverbindung erdverlegter Kunststoffrohre aus PVC-U mit Rollringdichtung

. Abb. 3.15). Höchste thermische Dauerbelastung

+60 °C. Bei Temperaturen um oder unter 0 °C sind größere Beanspruchungen auf Druck oder Stoß zu vermeiden. Das Material ist leicht zu handhaben. Preisgünstiges Grundleitungsrohr. Die im Spritzgussverfahren hergestellten Formstücke (Abzweige, Bögen usw.) sind teurer als die extrudierten geraden Rohre. Im Gegensatz zu Rohren anderer Materialien kennzeichnet die Nennweite DN bei Kunststoffrohren nicht den inneren, sondern den äußeren Durchmesser, was bei der Bemessung von Grundleitungen zu berücksichtigen ist. Faserzement-Kanalrohre (FZ-Rohre) nach DIN EN 12 763, Typ B, geeignet für Grund- und Sammelleitungen. Verbindungen der muffenlosen Rohre durch

-

3

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

88

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

überschiebbare Kupplungen mit eingelegten Elastomerringen. Beim Verlegen der Leitungen in aggressivem Boden oder in Grundwasser ist ein äußerer Rohrschutzanstrich erforderlich. Gusseiserne Rohre werden als Grundleitungen im Allgemeinen nur dort verwendet, wo diese mechanischen Belastungen durch Bauteile ausgesetzt sind. Für längere Grundleitungsstrecken sind nun auch sog. TML-Rohre aus Grauguss auf dem Markt mit korrosionsbeständigen Beschichtungen innen und außen. Sie sind mit dem SML-Programm kompatibel. Farbe: braun. Die Rohrverbindungen erfolgen durch Doppelmuffen aus glasfaserverstärktem Kunststoff mit eingelegten LippendichtungsManschetten. Spannbänder in Verbindung mit Spannschrauben bewirken dichte Verbindungen bei der Dichtheitsprüfung bis zu 0,5 bar Innendruck. Betonrohre kommen für Grundleitungen weniger in Betracht, da sie eine nur geringe Abriebfestigkeit aufweisen und zudem wenig Widerstandsfähigkeit gegenüber aggressiven Abwässern und aggressiven Einwirkungen von außen aufweisen.

-

A

-

B

Verbindungen von Rohrleitungen unterschiedlicher Werkstoffe dürfen nur unter Verwendung hierfür entwickelter Anschlussformstücke und Dichtungsringe vorgenommen werden, wobei unterschiedliche Außendurchmesser und Muffeninnenmaße einander anzupassen sind. Zudem werden für Richtungsänderungen, Querschnittsänderungen und Zusammenführungen besondere Formstücke erforderlich. Wird Kondensat aus Feuerungsanlagen, z. B. von Brennwertkesseln, in das Abwassersystem eingeleitet, muss dieses aus ausreichend säurebeständigen Rohren bestehen. Die Eignung zur Ableitung nicht neutralisierter Kondensate von Gasfeuerungen kann DIN  1986-4, . Tab. 1 und dem Arbeitsblatt DWA -A 251 (Kondensate aus Brennwertkesseln) entnommen werden. Es kann davon ausgegangen werden, dass alle seit den 1960er Jahren verwendeten Rohrwerkstoffe geeignet sind, mit folgenden Einschränkungen: bei gusseisernen Rohren und Faserzementrohren muss eine planmäßige Verdünnung durch andere Abwässer stattfinden oder diese Rohre müssen mit einer Sonderbeschichtung versehen sein. Eine planmäßige Verdünnung kann durch die Abwässer regelmäßig genutzter Entwässerungsgegenstände (Wohnung mit Küche, Bad, WC) erfolgen, nicht jedoch über nur selten genutzte Ablaufstellen wie Bodenabläufe im Keller.

.. Abb. 3.24  Rohrverbindungen erdverlegter Rohre aus Gusseisen und Faserzement. A Rohrverbindung erdverlegter Graugussrohre (TML) mittels Doppelmuffen mit Lippendichtungen und Spannbändern. B Kupplungsverbindung erdverlegter Faserzementrohre mit Distanzring und Dichtungsringen

22

3.1.11

.. Abb. 3.25  Die wichtigsten Formstücke, die für Grundleitungen benötigt werden und für alle Rohrmaterialien zur Verfügung stehen (hier Steinzeug und PVC)

23

Für die Planung von Leitungen und Anlageteilen im Erdreich einschließlich ihrer fachgerechten Ausbildung ist i. A. der Architekt bzw. der Bauleiter zuständig. Bei größeren Bauvorhaben werden Beratende Ingenieure eingeschaltet. Planungs- und

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Planungshinweise zu Grundleitungen

Formteil

PVC

Steinzeug

Bogen 15°/30°/45°/60°/90°

Abzweig 45°/90°

Übergangsrohr (Reduzierstück)

Reinigungsöffnung

+

+

+ +

DIN EN 1123 T. 1 u. 2

DIN EN 1123

Zulassung

DIN 19 535-10

DIN 19 538

DIN 19 560

DIN 19 561

Gusseisernes Rohr ohne Muffe (TML)

Feuerverzinktes Stahlrohr

Edelstahlrohr

PE-HD-Rohr für Hausabflussleitungen

PVC-C-Rohr

PP-Rohr

ABS-Rohr ASA-Rohr

+

+

+

+

(+)c

(+)c

+

+

+

+

+

+

+

(+)b

(+)b,d

(+)b

+

+

Kondensaten aus Feuerungsanlagen

B2 normal entflammbar

B1 schwer entflammbar

B1 schwer entflammbar

B2 normal entflammbar

A1 nicht brennbar

A1 nicht brennbar

A1 nicht brennbar

A2 nicht brennbar

B1 schwer entflammbar

A1 nicht brennbar

Auch SML und ältere Gusswerkstoffe wie LNA- oder GA-Rohre sind zur Ableitung nicht neutralisierter Kondensate ungeeignet.

+

+

+

+

+

+

+

Im Erdreich

Sind außen mit Korrosionsschutz zu versehen.

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Unzugänglich im Baukörper

d

+

+

+

+

+

+

+

+

Als Stand­ rohr

Brandverhalten nach DIN 4102-1

c

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Im Freien

Einleitung von

 erwendbar, sofern eine planmäßige Verdünnung mit anderen Abwässern stattfindet (relevant bei Gebäuden im Bestand). Bei Neuinstallationen wird empfohlen, nur Kondensat resistente Werkstoffe zu V verwenden.

+

+

+

+

+

+

+

+

(+)a

+

Im Gebäude

Grundleitung

Sofern keine höhere Abwassertemperatur als 45 °C zu erwarten ist.

+

+

+

+

+

+

+

+

Lüftungsleitung

Regenwasserleitung

b

Gelb

Rot

Rot

Gelb

+

+

+

+

(+)a

Fallleitung Schmutz­ wasser

Sammelleitung

a

Grau

Grau

Grau

Schwarz

+

+

DIN EN 12 763

–

Faserzement­ rohr

Orange-braun

DIN EN 1401

PVC-U-Rohr

Anschlussleitung

Schmutzwasser

(DIN 1230) DIN EN 295

Ken­n­zeichn.-­ Schriftzug

Steinzeugrohr mit Steckmuffe

Farbe

DIN-Norm Prüfzeichen

Rohrart (Werkstoff)

.. Tab. 3.3  Verwendungsbereich der wichtigsten Abwasserrohre

3.1 • Abwasseranlagen 89

3

15

16

17

18

19

20

21

22

23 B2 normal entflammbar

B2 normal entflammbar

A1 nicht brennbar

Auch SML und ältere Gusswerkstoffe wie LNA- oder GA-Rohre sind zur Ableitung nicht neutralisierter Kondensate ungeeignet.

+

+

Kondensaten aus Feuerungsanlagen

Sind außen mit Korrosionsschutz zu versehen.

+

+

Im Erdreich

d

+

+

Unzugänglich im Baukörper

c

+

+

Als Stand­ rohr

Brandverhalten nach DIN 4102-1

 erwendbar, sofern eine planmäßige Verdünnung mit anderen Abwässern stattfindet (relevant bei Gebäuden im Bestand). Bei Neuinstallationen wird empfohlen, nur Kondensat resistente Werkstoffe zu V verwenden.

+

+

+

Im Freien

Einleitung von

Sofern keine höhere Abwassertemperatur als 45 °C zu erwarten ist.

+

+

Im Gebäude

Grundleitung

b

+

Zulassung

ABS/ASA/PVC mit mineralverstärkter Außenschicht

13

a

+

Zulassung

14

PP-Rohr mineralverstärkt

10

DIN EN 612

9

Blechrohre aus Zink, Kupfer, Aluminium, verz. Stahl

12 Lüftungsleitung

7

Fallleitung Schmutz­ wasser

8

Regenwasserleitung

6

Anschlussleitung

11 Sammelleitung

5

Schmutzwasser

4

Ken­n­zeichn.-­ Schriftzug

3

Farbe

2

DIN-Norm Prüfzeichen

1

Rohrart (Werkstoff)

.. Tab. 3.3 (Fortsetzung)  Verwendungsbereich der wichtigsten Abwasserrohre

90 Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

91 3.1 • Abwasseranlagen

.. Abb. 3.27  Entwässerungsgegenstände in Geschossen über dem Erdreich sind einzeln an das Grundleitungssystem anzuschließen. Zusammenfassungen von Anschlussleitungen oberhalb der Bodenplatte sind möglich

.. Abb. 3.26  Eine Zusammenfassung der Entwässerung mehrerer Objekte unterhalb von Decken oder als Vorwandinstallation ist möglich. Der Freiraum unter Badewannen erlaubt zudem eine relativ freizügige Anordnung der Wannenanschlussleitung. Unterhalb von Decken verlaufende Rohrleitungen können durch Abhängungen der Sicht entzogen werden. Eine daraus resultierende Verringerung der Iichten Raumhöhe unter 2,50 m (bzw. 2,40 m) ist bei Sanitärräumen baurechtlich zulässig, weil diese nicht zu den Aufenthaltsräumen zählen. Wegen der meist kleinen Raumabmessungen sind auch die Raumproportionen trotz geringer Höhe i. A. akzeptabel

Schmutzwasser Regenwasser

Ausführungsfehler erdverlegter und von Bauteilen verdeckter Leitungen lassen sich nur mit einem unverhältnismäßig hohen Aufwand beheben. Vor Planungsbeginn sind mit der zuständigen Stelle der Bauaufsicht folgende Punkte zu klären: Misch- oder Trennsystem, Rückstauebene, Anschlusshöhe und Lage am Straßenkanal, Einleitung von Niederschlagswasser in den Untergrund, Regenspende Einleitungsbegrenzung.

.. Abb. 3.28  Das Kellergeschoss eines Mehrfamilienhauses mit Grundleitungen im Trennsystem. Richtungsänderungen bzw. Abzweigungen jeweils unter 45°. Die Regenwassergrundleitungen Iiegen an den Kreuzungspunkten etwa 20 cm höher als die Grundleitungen für Schmutzwasser. Bei außen parallel zum Gebäude verlaufenden Grundleitungen ist planerisch zu berücksichtigen, dass hierfür i. d. R. nur der Arbeitsraum in der Baugrube zur Verfügung steht, und zwar in einer Breite von 50 cm am Böschungsfuß gem. DIN 4124. Es empfiehlt sich, die Regenwasser-Nebengrundleitungen vor dem außen Iiegenden Übergabeschacht in die RW-Hauptgrundleitung einzuleiten. Ein Zusammenführen innerhalb des Schachtes wirft Probleme auf: Bei geschlossener Leitungsführung im Schacht erschweren die in den Schacht eingebundenen Abzweige gelenkige Außenanschlüsse. Bei offenem Gerinne neigen seitliche Zuflüsse in Schächten zu Ablagerungen. Zudem ist dann, wegen austretender Kanalgase, ein gewisser Abstand (mind. 5 m) zu Fenstern und Türen von Aufenthaltsräumen einzuhalten. Grundleitungen sollten auf kürzestem Weg außerhalb des Gebäudes verlaufen

Bei Grund- und Sammelleitungen eines Mischsystems sind Regenwasser- und Schmutzwassergrundleitungen erst außerhalb von Gebäuden zusammenzuführen. Auf diese Weise wird eine spätere Umstellung von Misch- auf Trennkanalisation erleichtert. Auch könnte zu einem späteren Zeitpunkt eventuell in Betracht gezogen werden, Regenwasser ökologisch sinnvoll an Ort und Stelle dem Grundwasser zuzuleiten. Fall- und Anschlussleitungen von Schmutz- und Regenwasser sind stets getrennt zu führen. Im Gebäude beginnt die Planung eines Grundleitungssystems mit der Anordnung der Fallrohre. Nicht jeder Entwässerungsgegenstand muss einen eigenen Fallstrang erhalten. Wenn eine frei unter der Decke liegende Leitung nicht stört oder eine Vorwandinstallation gewählt wird, können über eine Sammelanschlussleitung

mehrere Entwässerungsobjekte (Wanne, Waschtisch, WCBecken usw.) an eine Fallleitung angeschlossen werden. In Kellerräumen stören unverdeckte Leitungen meist nicht. In Toiletten lässt sich ggf. die Anschlussleitung des Handwaschbeckens an den Fallstrang des WC-Beckens anschließen und die Leitung durch eine Deckenabhängung aus Gipskartonplatten verdecken. Für größere Sanitärräume, wie z. B. Badezimmer in Wohnungen, sind Deckenabhängungen nicht ohne weiteres zu empfehlen, da niedrige Deckenhöhen meist einen ungünstigen Raumeindruck vermitteln. Eine Zusammenfassung von Anschlüssen im Grundleitungsbereich, das betrifft vor allem nichtunterkellerte Räume im Erdgeschoss und installierte Kellerräume, sind natürlich nicht möglich. Dort schließt jeder

----

3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

.. Abb. 3.29  Mit 45°-Bögen und 45°-Abzweigen lassen sich i. d. R. alle Zuflüsse erfassen. 30°-Bögen und 15°-Bögen werden nur selten benötigt. Eine Beschränkung auf Bögen von 45° erleichtert sowohl die Planung als auch ein Vorhalten von Formstücken bei der Ausführung

z un

21-26

3

40-50

2

Entwässerungsgegenstand einzeln an das Grundleitungssystem an, sofern keine Vorwandinstallation gewählt wurde. Die räumliche Konzeption eines Grundleitungsnetzes wird von der Anordnung der Fallrohre beeinflusst. Nötigenfalls sind die Fallstränge durch seitliches Verschieben in eine für das Grundleitungssystem günstigere Position zu bringen. Dabei ist darauf zu achten, dass sie das konstruktive Gefüge des Bauwerks nicht beeinträchtigen. Grundleitungen sollten so wenige Richtungsänderungen wie möglich aufweisen. Richtungsänderungen dürfen nur mit 15°-, 30°- oder 45°-Bögen ausgeführt werden (die DIN EN 295-1 sieht außerdem noch die Bogenradien 11°, 25° und 22,5° vor). Ein Überschreiten der Richtungsänderung von 45° würde, abgesehen von hydraulischen Erfordernissen, Schwierigkeiten beim Führen von Reinigungsgeräten (Schläuchen, Spiralen) und FernsehKontrollgeräten bereiten. Für Leitungszusammenführungen stehen 45°-Abzweige zur Verfügung. Abzweige und Bögen von 45° ergänzen einander. Doppelabzweige sind unzulässig. Parallel zu Wänden bzw. deren Fundamenten verlaufende Grundleitungen sind mit Rücksicht auf Fundamentbreite und Druckverteilungswinkel in ausreichendem Abstand vorzusehen. Kreuzungen bzw. Durchfahrungen von Streifenfundamenten können an allen Stellen (mit Ausnahme von Stützen- und Schornsteinfundamenten) vorgenommen werden, da die verhältnismäßig kleinen Fundamentaussparungen von den Wänden gewölbeartig überbrückt werden und die verbleibenden Fundamente zur Aufnahme von Wandlasten i. d. R. ausreichen. Vor dem Betonieren der Fundamente sollten Rohre, die Fundamente durchfahren, mit einer Deformationsschicht aus Dämmstoffen o. ä. umgeben werden, damit Setzungsdrücke des Bauwerks nicht unmittelbar auf die Rohrleitungen einwirken können (. Abb. 3.32). Verbindungen von Rohren gleicher Nennweite sind gemäß DIN EN 476 sohlengleich vorzunehmen. Innerhalb von Gebäuden sollte sich über den Rohren bzw. deren Muffen eine Erdüberdeckung von etwa 15 cm befinden, um eine punktuelle Druckbelastung der Rohre mit Sicherheit auszuschließen (. Abb. 3.33). Außerhalb von Gebäuden sind Abwasserleitungen in frostfreier Tiefe zu verlegen. Den jeweiligen klimatischen Bedingungen entsprechend muss der Abstand zwischen Oberkante Gelände und Rohrscheitel mind. 80 cm z. B. in Hamburg, bis 1,20 m z. B. in München (hier bis zur Rohrsohle gemessen), betragen. Damit liegende Rohrleitungen leerlaufen können, sind sie in einem gleichmäßigen Gefälle zu verlegen, welches nicht steiler als 5 % bzw. 1:50 sein soll. Mit steilerem Gefälle verringert sich die Schwemmtiefe und damit die Schleppkraft des Wassers (Feststoffe werden vom Wasser überholt). Das hydraulisch günstigste Gefälle liegt bei 2 % bzw. 1:50 und sollte nach Möglichkeit durchgängig in Entwässerungssystemen Anwendung finden. Die DIN EN 12 056 erlaubt jedoch auch weitaus kleinere Gefälle (siehe . Tab. 3.4). Muss ein Gefällewechsel in einem Leitungsstrang vorgenommen werden (z. B. von 1:50

sig s ä ul

.. Abb. 3.30  Doppelabzweige sind in Iiegenden Leitungssystemen unzulässig (erhöhte Gefahr von Ablagerungen). Der Abstand zweier 45°-Abzweigungen entspricht der Baulänge der Abzweige

ss ig

1

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

un zu lä

92

möglich

besser

Steinzeugrohre

zu eng

besser

PVC-U-Rohre .. Abb. 3.31  90°-Bögen sind in liegenden Leitungssystemen unzulässig. Richtungsänderungen um 90° können mit zwei Bögen von 45° hergestellt werden. Der Radius sollte nicht zu klein sein. Eine gerade Strecke zwischen den Bögen wirkt sich hydraulisch günstig aus

3

93 3.1 • Abwasseranlagen

≥ 15

≈ 12

± 0,00

15

- 0,42

.. Abb. 3.32  Fundamente brauchen nicht im rechten Winkel, sie können auch unter 45° durchfahren werden. Auf der Baustelle ist darauf zu achten, dass die Rohre nicht fest eingebaut werden. Dämmstoffpackungen als Deformationsschicht oder auch Mantelrohre können verhindern, dass Rohrleitungen durch Fundamentdrücke zerstört werden

DN 100

.. Abb. 3.33  Die anzustrebende Erddeckung von etwa 15 cm bedingt an den höchstgelegenen Stellen des Grundleitungssystems eine Höhendifferenz von etwa 40 cm zwischen Oberkante Fußboden und Rohrsohle, je nach Rohrwerkstoff und Ausbildung der Bodenplatte

.. Tab. 3.4  Mindestgefälle für Freispiegelentwässerung Leitungsbereich

Mindestgefälle

Hinweis auf Norm und Abschnitt

Unbelüftete Anschlussleitungen

1,0 %

DIN EN 12 056-2, . Tab. 5 DIN 1986-100,  Abschnitt 14

Belüftete Anschlussleitungen

0,5 %

DIN 1986-100,  Abschnitt 8.3.2.2 DIN EN 12 056-2, . Tab. 8

a) Für Schmutzwasser

0,5 %

DIN 1986-100,

▶ Abschnitt 14

b) Für Regenwasser (Füllungsgrad 0,7)

0,5 %

DIN 1986-100,

▶ Abschnitt 14

Grund- und Sammelleitungen DN 90 (Klosettbecken mit Spülwasservolumen 4,5–6 l)

1,5 %

DIN 1986-100, . Tabelle A.2

▶ ▶

Grund- und Sammelleitungen

Grundleitungen für Regenwasser außerhalb des Gebäudes (Füllungsgrad 0,7)

DIN 1986-100,

Bis DN 200

0,5 %*

Ab DN 250

1:DN*

▶ Abschnitt 9.3.5.2

* Fließgeschwindigkeit max. 2,5 m/s. Hinter einem Schacht mit offenem Durchfluss kann für die Vollfüllung ohne Überdruck bemessen werden.

auf 1:667, wie bei Übergang von DN 100 auf DN 125 zulässig), sollte dies möglichst an einer Reinigungsöffnung erfolgen. Mindestgefälle finden sich in . Tab. 3.4. Für größere Höhenunterschiede sind ggf. Absturzschächte mit Reinigungsmöglichkeit anzuordnen. Grundleitungen werden i. d. R. nach dem Ausheben der Fundament- und Rohrgräben noch vor dem Betonieren der Fundamente verlegt. Abwasserund Lüftungsleitungen müssen bei bis zu 0,5 bar (5 m WS) dauernd dicht sein. Das Bauordnungsrecht der jeweiligen Länder sieht daher vor, dass alle Grundleitungen nach ihrer Verlegung einer Dichtheitsprüfung nach DIN EN 1610 zu unterziehen sind. Die Prüfung kann wahlweise mit Luft oder Wasser erfolgen und wird i. d. R. von einem Sachkundigen durchgeführt, der über das erforderliche, relativ kostspielige Instrumentarium verfügt. Prüfungsmethoden und deren Durchführung sind in DIN 1986-30 dargestellt. Es ist der Bauherrin oder dem Bauherrn oder in deren Auftrag der oder dem Sachkundigen freigestellt, welche der Methoden angewendet wird (mit Wasserdruck, mit Luftüberdruck, mittels Kanalfernsehanlage).

3.1.12

Reinigungsöffnungen

Am Fuße aller Fallleitungen für Schmutz- und Regenwasser sind Reinigungsöffnungen, etwa 30–40 cm über dem Fußboden (Eimerhöhe), vorzusehen, d. h. Rohre mit einer verschließbaren, i. d. R. runden Öffnung, um Verstopfungen von hier aus mit Hilfe einer langen Spirale beseitigen zu können. Münden die Fallleitungen in eine Sammelleitung, sollte im Bereich darüber befindlicher Aufenthaltsräume (Wohnungen o. ä.) darauf verzichtet werden. Sinnvoller ist in diesen Fällen der Einbau von Reinigungsöffnungen in den i. d. R. frei zugänglichen Sammelleitungen unterhalb der Fallrohreinmündungen. Am zweckmäßigsten dürfte es sein, für diese Sammelleitungen ein Rohrmaterial mit muffenlosen Rohrverbindungen zu wählen, da diese es erlauben, Teilstücke an beliebigen Stellen zu Revisionszwecken auszubauen. Reinigungsöffnungen sind auch in Grundleitungen vorzusehen. Von hier aus können die Grundleitungen mit Hilfe von Spiralen mit oder ohne Motorantrieb oder mittels Hochdruck-

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

94

1

1 unbelüftete Anschlussleitung mind. 1,0 %

2

2 Belüftete Anschlussleitung mind. 0,5 %

3 4

3 Grund- und Sammelleitungen für Schmutzwasser DN 90 mind. 1,5 %

2

5

4 Grund- und Sammelleitungen für Regenwasser mind. 0,5 %

6

A

B

C

.. Abb. 3.35  Innerhalb von Gebäuden angeordnete Reinigungsöffnungen: A Ein im Keller angeordneter Revisionsschacht mit Reinigungsrohr. B Fußbodenbündiger Reinigungsverschluss mit Stutzen und Klappe aus Grauguss im Nebenschluss. C Der gleiche Reinigungsverschluss reitend angeordnet. Ausbildungen B und C erlauben Inspektionen nur in eine Richtung

7

10 11 12 13 14

17 18 19 20 21 22 23

ss

.. Abb. 3.34  Mindestgefälle für liegende Leitungen nach DIN EN 1986-100 bei Freispiegelentwässerung, siehe auch . Tab. 3.4

reiniger gesäubert und ggf. von einem Prüfgerät mit Fernsehauge kontrolliert werden. Mit Rücksicht auf die Länge bzw. Reichweite von Reinigungsgeräten und Inspektionsgeräten schreibt DIN 1986-100 Reinigungsöffnungen in max. 20 m Abständen vor. In Strecken ohne Richtungsänderung (betrifft insbesondere Anschlusskanäle) sind Abstände von max. 40 m bis DN  150 zugelassen. In Grundleitungen ≥ DN  200 in Schächten mit offenem Durchfluss kann der Abstand auf 60 m erhöht werden.

15 16

lä

3

zu

9

4

un

8

ig

1

3.1.13

~100

.. Abb. 3.36  Bei Trennsystemen sind gem. DIN 1986-100 für Schmutz- und Regenwasser getrennte Schächte vorzusehen, da ein gemeinsamer Schacht im Falle einer Verstopfung, z. B. des Anschlusskanals für Schmutzwasser, durch Entfernung der Reinigungsrohrdeckel dazu verleiten könnte, das Schmutzwasser in den Regenwasser-Anschlusskanal umzuleiten. Aus den Mindestabmessungen innerhalb und außerhalb von Gebäuden angeordneter Schächte ergeben sich unter Berücksichtigung von Schachtwanddicke und Rohrdurchmesser bestimmte Mindestabstände der Leitungsachsen

Schächte

Um die in Grundleitungen eingebauten, mit rechteckigen Reinigungsöffnungen versehenen Reinigungsrohre zugänglich zu machen, werden sie in Schächten (Revisionsschächten) angeordnet, . Abb. 3.35. Revisionsschächte geringerer Tiefe müssen mind. die lichte Weite von 0,60 × 0,80 m bzw. einen Durchmesser von 0,80 m aufweisen, Schächte ab 80 cm Tiefe benötigen folgende Lichtweiten nach DIN EN 476: bei rechteckigem Querschnitt: ≥ 0,75 m × 1,20 m, bei quadratischem Querschnitt: ≥ 0,90 m × 0,90 m, bei rundem Querschnitt: ≥ d = 1,00 m.

--

~70

Bei Entwässerungsanlagen im Trennverfahren sind für Schmutzwasser und Regenwasser getrennte Schächte vorzusehen, . Abb. 3.36. Außerhalb von Gebäuden sind Schächte mit offenem Durchfluss zugelassen, sofern der Schachtdeckel über der Rückstauebene liegt bzw. gegen Wasseraustritt gesichert ist. Die Schachtsohle ist dann als offenes Gerinne herzustellen,

.. Abb. 3.37  In Kellern angeordnete Revisionsschächte haben naturgemäß eine geringere Tiefe als Schächte im Freien und sind daher kostengünstiger

zweckmäßigerweise mittels einer Steinzeug-Halbschale. Die daneben anschließenden Auftrittsflächen sind in einer Neigung von 1:20 herzustellen, unten in Scheitelhöhe der angeschlossenen Rohre beginnend. Offene Zusammenführungen mehrerer Leitungen innerhalb eines Schachtes neigen zu Ablagerungen. Schächte, die an einer Verzweigung an-

95 3.1 • Abwasseranlagen

mechanische Verdichtung erst ab 80 cm über Rohrscheitel

30

Hauptverfüllung Seitenverfüllung und Abdeckung Bettung * 15

obere Bettung* untere Bettung**

DN +40 (bis DN 225) * nach statischer Berechnung (ersetzt den bisherigen Bettungswinkel) .. Abb. 3.38  Schacht mit geschlossenem Durchfluss gem. DIN 1986-100. Die Schachtanschlüsse müssen gelenkig sein, so dass alle auftretenden Bodenbewegungen und -verlagerungen ohne Nachteile für Schachtbauwerk und Rohrleitungen aufgenommen werden können. Oberhalb einer Arbeitshöhe von 2 m über Schachtsohle können gem. DIN 1986-100 Schächte auf einen Durchmesser von 80 cm eingezogen werden. Einstiegsöffnung: ≥ 60 cm. Bei Schächten mit offenem Durchfluss wird die Sohle als Rinne ausgebildet

gelegt werden, sollten besser in Fließrichtung hinter dem Zusammenfluss angeordnet werden. Schächte mit offenem Durchfluss, die Schmutz- oder Mischwasser führen, müssen, sofern nicht ein Austreten von Gasen verhindert wird, mind. 5 m von Fenstern bzw. Türen von Aufenthaltsräumen und von Terrassen angeordnet werden. Soweit möglich, sollten außerhalb von Gebäuden Schächte mit geschlossenem Durchfluss vorgesehen werden (Gerüche, Ablagerungen, Rückstau). Das Grundleitungssystem endet am sogenannten Übergabeschacht mit Reinigungsöffnung im Bereich der Grundstücksgrenze. Der Übergabeschacht ist i. d. R. nicht weiter als 15 m vom öffentlichen Abwasserkanal anzuordnen. Ist der Anschlusskanal länger als 15 m, sind weitere Schächte mit Revisionsöffnungen vorzusehen. Wird der Übergabeschacht mit geschlossener Rohrdurchführung erstellt (. Abb. 3.38), sollte das Reinigungsrohr bei Dimensionswechsel in der Nennweite des Anschlusskanals (i. d. R. DN 150) vorgesehen werden, um Inspektions-, Prüf- und Reinigungsgeräte in Richtung Anschlusskanal besser einbringen zu können. Die Schächte müssen standsicher und wasserdicht, gemauerte Schächte müssen innen verfugt sein. Andere Rohrleitungen oder Kabel dürfen nicht durch Schächte oder deren Wandungen geführt werden. Außen liegende Kontrollschächte aus Fertigteilen weisen gegenüber konventionell erstellten Schächten einen erheblichen Kostenvorteil auf, wohingegen innen liegende Revisionsschächte aus Fertigteilen kaum preisgünstiger sind. Eingeführte Fertigschächte bestehen aus:

** 10 cm bei normalen Bodenverhältnissen 15 cm bei Fels oder festgelagertem Boden .. Abb. 3.39  Möglichkeiten von Rohrbettungen nach DIN EN 1610 auf vorbereiteter Grabensohle. Eine Verlegung direkt auf der Grabensohle setzt bestimmte feinkörnige Böden voraus. Bei ungeeignetem Untergrund, z. B. Fels oder Moränenkies, ist eine untere Bettung aus verdichtetem Sand, Kies o. ä. einzubringen. Unter Muffen bzw. Kupplungen sind Vertiefungen im Auflager herzustellen

---

Beton- und Stahlbetonteilen nach DIN V 4034-1 und DIN 4034-10, Steinzeug nach DIN EN 295-6, Faserzement nach DIN 19 850-3, glasfaserverstärktem Polyesterharz nach DIN EN 15 383, PE-HD nach DIN 19 537-3.

3.1.14

Rohrgräben

Richtlinien für die Verlegung von Abwasserleitungen in Rohrgräben enthält DIN EN 1610. Mindestbreite von Rohrgräben mit betretbarem Arbeitsraum = Rohrdurchmesser + 40 cm (bis DN 225, darüber hinaus siehe . Tab. 1 der Norm). Tiefenabhängige Grabenbreiten: 0,80 m bei > 1,00 ≤ 1,75 m Tiefe, 0,90 m bei > 1,75 ≤ 4,00 m Tiefe, 1,00 m bei > 4,00 m Tiefe, vergl. . Abb. 3.39.

--

Die Grabensohle ist dem Gefälle der Rohrleitung entsprechend herzustellen. Werden Rohre auf der Grabensohle verlegt (nur in/auf gleichmäßigen, feinkörnigen Böden), muss diese entsprechend vorbereitet werden (Gefälle, Vertiefungen für die Rohrmuffen, ggf. auch für den Rohrschaft). Steht in der Grabensohle kein geeigneter Boden für ein unmittelbares Auflager an (grober Kies, Steine, Fels), ist die Grabensohle tiefer auszuheben und eine untere Bettung aus verdichtungsfähigem Sand, Kies oder Split einzubringen. Mindestdicke: 15 cm. Soll bei normalen Bodenverhältnissen eine Bettung unter dem

3

96

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

Rohr vorgesehen werden, beträgt die Mindestdicke 10 cm. Nach dem Verlegen sind die Rohre in steinfreien, verdichtungsfähigen Boden einzubetten. Dabei ist der Boden beiderseits der Rohrleitung und oberhalb des Scheitels lagenweise anzuschütten. Größtkorn: 22 mm bei DN  200, 40 mm ab DN 200. Aggressive Asche, Schlacke oder andere Materialien, die Rohrleitungen einschließlich ihrer Dichtungen schädigen könnten, wie auch Bodenarten, die ein späteres unregelmäßiges Nachgeben zur Folge haben, wie Grassoden, Holzstücke oder gefrorener Boden, eignen sich zum Überschütten nicht. Ein Einschlämmen sollte nur in Ausnahmefällen und bei geeigneten nichtbindigen Böden vorgenommen werden, nicht aber bei Feinsanden und im Bereich der Bettung. Eine statisch erforderliche Lagerdichte des Bodens ist durch entsprechende Verdichtung herzustellen und auf Anforderung nachzuweisen (z. B. durch Messung der Proctordichte). Beginn und Fertigstellung der Arbeiten sind der Bauaufsichtsbehörde mitzuteilen (landesrechtlich unterschiedliche Regelungen). Zur Abnahme müssen alle Teile zugänglich und zu überprüfen sein, das heißt, mit dem Verfüllen der Rohrgräben ist bis zur Abnahme zu warten. Nach der Abnahme sind die Rohrgräben ohne Verzögerung zu verfüllen.

12

3.1.15

13

Alle Leitungen der Gebäude- und Grundstücksentwässerungen münden in den Anschlusskanal. Dieser beginnt in aller Regel mit dem letzten Kontrollschacht auf dem Baugrundstück, dem Übergabeschacht (Hauskasten), und endet am öffentlichen Straßenkanal. Anschlusskanäle werden hinsichtlich Erstellung und Bemessung örtlich unterschiedlich behandelt, als Teil der öffentlichen Entwässerung oder als Teil der Grundstücksentwässerungsanlage. Auch wer für die Kosten des Anschlusskanals aufzukommen hat, ist in den Ortssatzungen der Gemeinden unterschiedlich geregelt. Der Mindestquerschnitt wird von der zuständigen Behörde meist mit DN 150 festgelegt. Eine der ersten und wichtigsten Planungsmaßnahmen ist die Ermittlung der Sohlenhöhe des Straßenkanals, an den angeschlossen werden soll. Dabei ist zu überprüfen, ob die zur Verfügung stehende Höhendifferenz, unter Berücksichtigung der zu überbrückenden Entfernungen, für das vorgesehene Gefälle ausreicht. Die Höhenlage der Rohrsohle eines Straßenkanals lässt sich leicht an den Schächten des Kanals ermitteln. Zur Kontrolle sollte Oberkante Schachtdeckel ebenfalls eingemessen werden. Ist nicht auszuschließen, dass kreuzende Versorgungsleitungen oder Kabel Gefälle und Höhenlage des Anschlusskanals beeinflussen, sollte der Anschlusskanal bis zum Übergabeschacht verlegt werden, bevor die Verlegearbeiten auf dem Grundstück beginnen. Musste die Rohrsohle im Übergabeschacht höher oder tiefer gelegt werden als geplant, können so noch rechtzeitig Korrekturen im Grundleitungs-

14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Anschlusskanäle

konzept vorgenommen werden (ggf. Sammel- anstelle Grundleitungen/Hebeanlagen). 3.1.16

Abläufe

Innerhalb von Gebäuden muss unter jeder Zapfstelle eine Ablaufstelle vorhanden sein. Hiervon ausgenommen sind Anschlüsse für Feuerlöschzwecke sowie für Wasch- und Geschirrspülmaschinen. Bodenabläufe brauchen sich nicht direkt unterhalb der Zapfstelle zu befinden. Es reicht aus, wenn ihnen das Wasser über einen wasserdichten Fußboden ohne Pfützenbildung zufließen kann. Alle Bodenabläufe, mit Ausnahme von Balkon- und Ferneinläufen, haben einen Geruchverschluss im Ablaufkörper und eine verschließbare Reinigungsöffnung. Einige, vor allem größere Bodenabläufe, sind mit einem Schlammeimer ausgerüstet. Abläufe bestehen aus Gusseisen, Edelstahl, Messing, Beton bzw. Stahlbeton oder Kunststoff (PE, GFK, PP, ABS, ASA oder PVC). Hinsichtlich ihrer mechanischen Belastbarkeit ist gem. DIN EN 1253-1 folgende Klassifizierung zu berücksichtigen: Klasse H 1,5 für nicht genutzte Flachdächer, z. B. Kiesschüttdächer. Klasse K 3 für Flächen ohne Fahrverkehr, wie z. B. Kel­lerräume, Terrassen, Loggien, Baderäume von Wohnungen, Heimen, Hotels, Schulen, Schwimmbadhallen. Klasse L 15 für Flächen mit leichtem Fahrverkehr in gewerblich genutzten Räumen, ohne Gabelstapler. Klasse M 125 für Flächen mit Fahrverkehr in Werkstätten, Fabriken und Parkhäusern.

-

Im Zweifelsfall ist die höhere Klasse zu wählen. Abläufe mit ausreichend breitem Klebeflansch (Kleberand, Kragen) zum Anschluss von Abdichtungen sind zu bevorzugen. Kellerabläufe entwässern frostfreie Kellerräume. Ferneinläufe haben keinen Geruchverschluss im Ablaufkörper, weil sie entweder im Freien bzw. nicht frostfreien Bereich (z. B. in Garagen) angeordnet werden, wo gefrierendes Sperrwasser den Ablauf zerstören könnte, oder weil sie Abwasser einem Abscheider zuleiten und die Ansammlung abzuscheidender Leichtflüssigkeit im Ablauf unerwünscht ist. Im ersten Fall kann bei Bedarf der Geruchverschluss ins Gebäudeinnere verlegt werden. Balkonabläufe entsprechen in ihrer Bauweise Ferneinläufen mit niedrigem Einlaufkörper und Anschlussmöglichkeit für Dichtungsbahnen. Deckenabläufe sind vorgerichtet zum Einbau in Geschossdecken. Sie haben einen Flansch zum Anschluss von Dichtungsbahnen. Badabläufe unterscheiden sich von Deckenabläufen durch einen oder mehrere Zulaufstutzen, an die Bade- und/ oder Brausewannen angeschlossen werden können. Für diese erübrigen sich dann eigene Geruchver-

97 3.1 • Abwasseranlagen

A

B

C

D

E

F

G

.. Abb. 3.40  Bodenabläufe für unterschiedliche Einsatzbereiche: A Kellerablauf, B Kellerablauf mit seitlichem Zulauf, C Ferneinlauf, D Hofablauf, E  Deckenablauf, F  Balkonablauf, G Badablauf (Durchlaufgully)

schlüsse. Baderäume in Wohnungen können, Baderäume in anderen Gebäuden (z. B. Altenheimen, Hotels, Schulen) müssen gemäß DIN  1986-100 einen Badablauf erhalten (landesrechtliche Abweichungen). Tauglichkeitsmerkmale von Decken- und Badabläufen: Geringe Bauhöhe des Ablaufkörpers, im Hinblick auf die oft geringen Deckendicken. Ein ausreichend breiter Flansch zum Anschluss von Dichtungsbahnen oder eine Manschette für dichtenden Dünnbettkleberanschluss. Höhenverstellbarkeit des Einlaufes. Die Höhe zwischen Klebeflansch (Kragen) und Einlaufrost, die sog. Kragenhöhe, sollte sich der jeweiligen Höhe des Fußbodenaufbaues oberhalb der Sperrschicht anpassen lassen. (Für Dünnbett-Verfliesung wurden von den Herstellern spezielle Aufsatzstücke entwickelt.) Seitenverschiebbarkeit des Einlaufs und Drehbarkeit des Rostes, zur Anpassung an den Fugenschnitt des Bodenbelages.

-

An Bodenabläufe in Gebäuden (Bad-, Decken- oder Keller­ einlauf) sollte nach Möglichkeit über einen seitlichen Zulauf ein Entwässerungsgegenstand (Waschbecken, Dusche) angeschlossen werden, um eine regelmäßige Sperrwassererneue-

rung zu gewährleisten. Andernfalls erinnern Kanalgerüche nach allmählichem Absinken des Sperrwasserspiegels infolge Verdunstung daran, Sperrwasser von Hand nachzufüllen. In Nassräumen ist unter den keramischen Belägen eine Abdichtung erforderlich. Bodenkonstruktion und Abdichtungsart sollten rechtzeitig feststehen, um die Konstruktion des Ablaufs festlegen zu können. Bei höherem Wasseranfall wie z. B. in öffentlichen Bädern oder gewerblichen Küchen ist stets eine normengerechte Abdichtung nach DIN 18 195-5 aus i. d. R. zwei Lagen heiß verklebter Pappe oder Bitumenschweißbahnen erforderlich. Sicheren Anschluss an den Ablaufkörper bieten Pressdichtungsflansche (Fest- und Gegenflansch). Einlagige Abdichtungen sind für nur mäßig feuchtigkeitsbeanspruchte Räume geeignet und können je nach Art der Dichtungsbahnen mittels Klebeflansch oder Anschweißflansch an den Ablauf angeschlossen werden. In den nur wenig feuchtigkeitsbeanspruchten Räumen des Wohnungsbaus (Bäder, Toiletten) ist in Verbindung mit einer Dünnbettverlegung der Bodenfliesen die „integrierte Abdichtung“ als wirtschaftliche Alternative zum aufwendigen Dichtungsverfahren mittels Dichtungsbahnen weit verbreitet und kann als Stand der Technik gelten: Der keramische Belag wird in ein dichtklebendes Dünnbett verlegt, welches wasserdicht und rissüberbrückend ist (Nachweis durch Prüfzeugnis des Dichtkleber-Herstellers). Für einen wasserdichten Anschluss sind spezielle Dünnbett-Abläufe mit z. B. Manschetten aus Gittergewebe zu bevorzugen. Bodeneinläufe in Gefälleflächen sollten einen ausreichenden Wandabstand einhalten, um einwandfreie Dichtungsbahnanschlüsse bei nicht zu steilem Gefälle zur Wand hin zu ermöglichen. Abläufe für Verkehrsflächen, Höfe und Gärten führen Niederschlagswasser ab. Im Umkreis von mindestens 1 Meter ist die Umgebung zu befestigen, um Sand und Split wassergebundener Flächen fernzuhalten. Ein Geruchverschluss, dessen Sperrwasserspiegel sich in frostfreier Tiefe befinden muss, ist nur dann obligatorisch, wenn der Ablauf an eine Mischkanalisation angeschlossen ist und weniger als 2 m von Fenstern oder Türen von Aufenthaltsräumen entfernt ist. Im Bereich befestigter Verkehrsflächen wie KFZ-Stellplätzen, Rampen und dgl. wird anstelle einzelner Abläufe vorzugsweise eine Linienentwässerung in Form von Entwässerungs-Kastenrinnen mit U-förmigem Querschnitt verwendet, siehe . Abb. 3.41. Sie ermöglichen auch an Außentüren eine niveaugleiche Verbindung von Innenraum und Freifläche ohne Gefährdung des Innenraumfußbodens durch stauendes Regenwasser oder Schnee. Stufenlose Zugänge sind z. B. für Rollstuhlfahrer bei allen öffentlich zugänglichen Gebäuden, wie Rathäusern, Schulen oder Postämtern, vorzusehen (max. Schwellenhöhe 2,5 cm). Entwässerungsrinnen nach DIN 19 580 aus Gusseisen, Beton, Stahlbeton, Kunstharz- oder Faserbeton werden in mehreren Beanspruchungsklassen hergestellt. Ist Gefälle innerhalb der Rinnenelemente vorzusehen, so sind mind. 0,5 % anzunehmen. Von befestigten Hauseingangs- und Ga-

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98

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

A

1 2

≥ 100

3 4 5 6

B Garage

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.. Abb. 3.41  Entwässerungs-Kastenrinnen werden zur Entwässerung größerer Verkehrsflächen im Freien eingesetzt, wie auch an Rampen (A). Sie ermöglichen zudem einen tagwassergeschützten stufenlosen Zugang an Außentüren, z. B. für Rollstuhlfahrer (B)

ragenvorplätzen nicht gewerblich oder industriell genutzter Grundstücke kann i. d. R. Niederschlagswasser oberirdisch auf öffentliche Straßen abgeleitet werden, wenn ihre Fläche 25 m² nicht überschreitet. Abläufe in Kellerniedergängen, Außentreppen und dergleichen können bei hinreichend aufnahmefähigem Boden das anfallende Regenwasser auch einer Sickerpackung aus grobem Kies zuführen, die dann unter der Bodenplatte einzubringen ist. Das Verfahren, auf kleineren befestigten Flächen anfallendes unverschmutztes Niederschlagswasser versickern zu lassen, entspricht einer auch bei Kellerlichtschächten allgemein geübten Praxis und ist, sofern die Versickerungsfähigkeit des Bodens unter Berücksichtigung von Regenhäufigkeit und -intensität dies zulässt, einem Anschluss an die Kanalisation vorzuziehen. Flachdächer mit nach innen abgeführter Entwässerung müssen mindestens zwei Abläufe oder anstelle des zweiten Ablaufes (. Abb. 3.42) einen Sicherheitsüberlauf erhalten. Die Anordnung von Fallleitungen und damit auch die Anzahl der Fallleitungen sind letztendlich von der Grundrisskonzeption abhängig. Gemäß DIN 18 531 sollten die Flanschaußenkanten in einem Abstand von mind. 50 cm zu Dachaufbauten, aufgehenden Bauteilen, Fugen o. ä. angeordnet werden, und zwar möglichst an der tiefsten Stelle einer Dachfläche. Dabei sind zu erwartende Verformungen, z. B. die Durchbiegung einer Deckenplatte, zu berücksichtigen. Eine Anordnung unmittelbar am Dachrand wirft Anschluss- und Abdichtungsprobleme auf. Flachdachabläufe beheizter Gebäude sollten zur Vermeidung von Schwitzwasserbildung innerhalb des Deckenbereiches einen wärmegedämmten Einlauftrichter haben, an den die mindestens geschosshohe Wärmedämmung des Regenfallrohres anschließt. Bei Dachterrassen muss der Ein-

.. Abb. 3.42  Flachdachablauf mit wärmegedämmten Einlauftrichter

laufrost oberflächenbündig mit dem Terrassenbelag abschließen. Eine Ablaufheizung mittels Heizstab (ca. 50–125 W), ggf. witterungsgeführt durch Außenthermostaten, kann ein Vereisen des Ablaufs verhindern. Normalerweise verhindert, bei innen liegenden Fallrohren, die aus dem Kanalsystem aufsteigende warme Luft ein Vereisen des Ablaufs. 3.1.17

Abscheider

Grundsätzlich ist Abwasser gewerblicher oder industrieller Herkunft so zu behandeln, dass es in das Schmutzwasserleitungsnetz eingeführt werden darf. Gegebenenfalls sind dafür entsprechende Abscheider- oder Aufbereitungsanlagen einzubauen. Dazu gehören z. B. Abscheideranlagen für Fette, Abscheideranlagen für Leichtflüssigkeiten, Stärkeabscheider oder Emulsionsspaltanlagen. Bei Mineralöl oder Leichtflüssigkeiten sind Abscheider nach DIN EN 858-1 und -2, Abscheideranlagen für Leichtflüssigkeiten dimensioniert. Die Anlagen bestehen in der Regel aus Schlammfang, Abscheider und Probeentnahmeschacht (siehe . Abb. 3.44). Insbesondere Flächen, auf denen Fahrzeuge gewaschen, gewartet oder betankt werden, sind über Abscheideranlagen für Leichtflüssigkeiten an die Entwässerungsanlagen anzuschließen. Können Leichtflüssigkeiten (z. B. Mineralöle), die feuergefährlich sind bzw. explosive Gas-Luft-Gemische bilden, in das Entwässerungsnetz gelangen, sind in der Nähe der Einlaufstellen geeignete Einrichtungen zum Abscheiden dieser Schadstoffe vorzusehen. Substanzen, die leichter sind als Wasser, können in Abscheidern für Leichtflüssigkeiten separiert und gesammelt werden. Zum Vorabscheiden von Sinkund Feststoffen sind ggf. Schlammfänge den Abscheidern vorzuschalten. Schlammfänge sind im Regelfall erheblich größer als die dazugehörigen Abscheider. Abscheider dürfen

99 3.1 • Abwasseranlagen

Parkplätze

Waschplatz

Schlammfang und Benzinabscheider Koaleszenzabscheider Probeentnahmeschacht

.. Abb. 3.43  Entwässerung eines Tankstellengrundstückes. Abscheider und Schlammfang sind nach Möglichkeit nicht in geschlossenen Räumen und/ oder befahrenen Flächen anzulegen. Schlammfang und Benzinabscheider sind hier in einer Kompaktanlage zusammengefasst

sich nur in den Leitungen solcher Ablaufstellen befinden, für die Abscheider notwendig sind. Schmutzwasser von anderen Zulaufstellen oder Regenwasser dürfen ihnen nicht zugeleitet werden. Diese Abwässer dürfen erst hinter dem Abscheider in die Grundleitung eingeführt werden. Bei einer Trennkanalisation sind Abscheider schmutzwasserseitig anzuschließen. Benzinabscheider (Abscheider für Leichtflüssigkeiten) nach DIN EN 858 sind bei Garagen und Stellplätzen vorzusehen, wenn dort Kraftfahrzeuge gewaschen, gewartet oder betankt werden sollen. Wo Kraftfahrzeuge nur abgestellt werden, ist die Einschaltung eines Benzinabscheiders i. A. nicht erforderlich. Autowaschplätze sind gegenüber anschließenden Flächen etwas höher anzulegen, so dass Niederschlagswasser angrenzender Flächen vom Benzinabscheider ferngehalten wird. Für die Bemessung des Abscheiders ist DIN EN 858-2 heranzuziehen. Funktionsweise: Innerhalb des Benzin-/Heiz­ ölabscheiders bewirkt die Volumenvergrößerung eine Beruhigung des Gemisches, so dass spezifisch leichtere Stoffe wie Benzin oder Öl aufsteigen und an der Flüssigkeitsoberfläche eine Schwimmschicht bilden können. Ein Schwimmkörper, der zwar leichter als Wasser, aber schwerer als Mineralöl ist, folgt der absinkenden Wasseroberfläche. Nach Ansammlung einer bestimmten Leichtflüssigkeitsmenge schließt ein am Schwimmkörper befestigter Ventilteller die Abflussöffnung des Abscheiders. Bei der Zulassungsprüfung ist ein Mindest-

wirkungsgrad von 97 % nachzuweisen. Erforderlichenfalls können Warnanlagen installiert werden, die optisch und akustisch anzeigen, dass die maximale Speichermenge erreicht und die Leichtflüssigkeit aus dem Abscheider zu entfernen ist. Abscheider ohne selbsttätigen Abschluss bedürfen für ihren Einbau der besonderen behördlichen Zustimmung. Koaleszenzabscheider für mineralische Leichtflüssigkeiten werden entsprechend dem Wasserhaushaltsgesetz (WHG) § 7 i. d. R. für Tankstellen, KFZ-Wartungs- und -Reparaturbetriebe sowie andere Gewerbezweige vorgeschrieben, die mit der Herstellung, Verarbeitung oder Aufbereitung von Mineralölprodukten befasst sind. In diesen Betrieben können unter hohen Drücken feinstdispergierte Öle anfallen, beispielsweise bei Verwendung von Hochdruckreinigungsgeräten. In Benzinabscheidern nach DIN EN 858, bei denen die Gemischtrennung ausschließlich durch Ausnutzung der Schwerkraft erfolgt, können diese mikroskopisch kleinen Mineralöltröpfchen nicht erfasst werden, da sie nicht genügend Auftrieb entwickeln. Koaleszenzabscheider bewirken die Vereinigung dieser im Schmutzwasser fein verteilten Leichtflüssigkeitstropfen zu größeren abscheidbaren Tropfen mit größerem Auftrieb. In der Bauweise entsprechen sie weitgehend Benzinabscheidern mit zusätzlichem Stauraum und einem oleophilen Filter. Wasser dringt durch diesen hindurch, Öltröpfchen werden aufgehalten, sie koaleszieren und steigen nach oben. Bei hohem Anfall mineralischer Leichtflüssigkeiten kann folgende Reihung vorgeschrieben werden: Schlammfang  +  Benzinabscheider  +  Koaleszenzabscheider + Probeentnahmeschacht. Für emulgierte, durch Koaleszenzabscheider nicht abscheidbare Kohlenwasserstoffe kann bauaufsichtlich zusätzlich eine (i. d. R. oberirdisch anzuordnende) Emulsions-Spaltanlage unter Zwischenschaltung eines Stapelbehälters gefordert werden. Einzelheiten regelt die „Verwaltungsvorschrift über die Genehmigung von Abwassereinleitungen aus Betriebsstätten zur Instandhaltung, Entkonservierung und Reinigung von Fahrzeugen in öffentliche Abwasseranlagen“, die auf Bundesebene verfasst und von den Ländern übernommen wurde. Heizölsperren (Kombinationen von Kellerablauf und Leichtflüssigkeitsabscheider) nach DIN EN 1253-5 sind anstelle einfacher Bodenabläufe dort einzubauen, wo unplanmäßig mit einem Anfall von Leichtflüssigkeit (Benzin, Diesel- bzw. Heizöl, Schmieröl usw.) gerechnet werden muss, z. B. in Betriebsräumen von Ölheizungsanlagen, . Abb. 3.45. Nur bei regelmäßigem Anfall von Leichtflüssigkeiten sind (kostenaufwendigere) Abscheider vorzusehen. In rückstaugefährdeten Gebieten müssen Heizölsperren mit einem Rückstaudoppelverschluss (. Abb. 3.49) versehen werden, sofern sie nicht in eine Hebeanlage entwässern. Fettabscheider nach DIN 4040-100 sind in Betrieben einzubauen, in denen fetthaltiges Wasser anfällt, . Abb. 3.46 und 3.47. Sie sollen verhindern, dass sich abkühlendes Fett (pflanzliche wie auch tierische Fette und Öle) an den Wan-

3

100

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

1 2 3 4

Probeentnahmeschacht

5 6 7

Schlammfang

Koaleszenzabscheider mit selbstätigem Abschluss

8 9 10 11 12 13

Probeentnahmeschacht

14 15 16 17 18 19

Schlammfang

Koaleszenzabscheider mit selbstätigem Abschluss

Koaleszenzabscheider

.. Abb. 3.44  Koaleszenzabscheider (nach Werkbild Kessel) werden in verschiedenen Größen und Ausführungen hergestellt. Im Abscheideraum verlangsamt sich die Einlaufströmung, und Leichtflüssigkeiten separieren sich, indem sie an die Oberfläche aufsteigen. In Dispersionen mikroskopisch fein verteilte Leichtflüssigkeiten entwickeln nicht genügend Auftrieb. Sie schließen sich am Koaleszenzeinsatz, der wasser-, aber nicht öldurchlässig ist, zu größeren Tropfen zusammen und schwimmen als größere Tropfen nach oben auf. Das so gereinigte Wasser fließt aus dem Koaleszenzeinsatz über den Ablauf in einen Probenahmeschacht. Wenn mehr Leichtflüssigkeit zugeflossen ist als die Abscheidekammer speichern darf, senkt sich ein auf Wasser tarierter Schwimmer mit sinkendem Wasserspiegel ab und verschließt mit einem Ventilteller den Abfluss. Eine Alarmanlage kann rechtzeitig auf eine anstehende Entsorgung hinweisen. Der Zulauf erfolgt i. A. über Bodenabläufe oder Entwässerungsrinnen ohne Geruchverschluss. Zulaufleitungen sollten kurz sein

20 21 22 23

.. Abb. 3.45  Heizölsperren sind Bodenabläufe, die Leichtflüssigkeiten zurückhalten. Der Schwimmer ist schwerer als Leichtflüssigkeiten und bewirkt nach Absinken des Wasserspiegels, d. h. nach Ansammlung einer bestimmten Menge Leichtflüssigkeit (ab 3 l), den Verschluss des Abflusses

3

101 3.1 • Abwasseranlagen

Zulauf

Fettseperation

Abwasser

Zulauf Fette und Öle

Schlamm

Öl- und fettfreies Abwasser

.. Abb. 3.46  Fettabscheider mit Probeentnahmeschacht für Erdeinbau. Die Anordnung im Außenbereich erfordert eine Möglichkeit der Anfahrt des Entsorgungskonzeptes. Der separate Probeentnahmeschacht ermöglicht die einwandfreie Entnahme qualifizierter Proben

dungen der Abflussrohre absetzt und die Querschnitte verengt. Flüssiges Fett schließt zudem, ebenso wie Leichtflüssigkeiten, das Abwasser in den Kläranlagen vom dringend für die Regeneration verschmutzter Abwässer benötigten Luftsauerstoff ab. Einbaupflichtige Betriebe sind unter anderem Verpflegungsstätten (z. B. Gaststätten, Werksküchen, Hotels), Grill-, Brat- und Frittierküchen, Fleischereien, Schlachthöfe, Ölmühlen, Fischverwertungsbetriebe und ähnliche gewerbliche Betriebe. Ein dem Abscheider voranzuschaltender Schlammfang kann auch in den Abscheider integriert werden (einteilige Anlage). Normengerechte Volumina des Fettabscheideraums sind 0,5–7,5 m³ ohne Zu- und Ablaufraum. Die Bemessung der Anlage erfolgt nach DIN EN 1825-1. Fettabscheider weisen einen Geruchverschluss auf, um die Emission übelriechender Gase zu verhindern. Sie sollen außerhalb von Gebäuden, jedoch so nahe wie möglich an den Ablaufstellen angeordnet werden. Gegebenenfalls sind die Leitungen wärmegedämmt auszuführen. Um Geruchsbelästigungen zu vermeiden, sollten Fettabscheider möglichst nicht in der Nähe von Aufenthaltsräumen, Fenstern oder Lüftungsöffnungen angeordnet werden. Innerhalb von Gebäuden sind sie in einem geruchssicher abgeschlossenen, beund entlüfteten Raum so einzubauen, dass Geruchsbelästigungen nicht auftreten. Die Sink- und Fettstoffe werden über Entleerungsleitungen zu einer Gebäudeaußenwand geführt oder aber in transportable Behälter geleitet. In beiden Fällen ist eine Zufahrt für Fahrzeuge erforderlich. Alle Teile der Abscheideranlage müssen zur Wartung und Probeentnahme zugänglich sein (Abscheider und Schlammfänge sind ein- bis zweimal monatlich vollständig zu leeren und zu säubern). Bei Einbau unterhalb der Rückstauebene ist eine Abwasserhebeanlage nachzuschalten. Stärkeabscheider werden gem. DIN 1986-100 für Betriebe, in denen stärkehaltiges Wasser anfallen kann, vorgeschrieben. Stärke, vornehmlich in Großküchen mit Kartoffelschälmaschinen anfallend, bildet in relativ kurzer Zeit kaum zu beseiti-

Sinkstoffbehälter

Fettsammelbehälter

.. Abb. 3.47  Systemskizze eines Fettabscheiders mit integriertem Schlammfang (nach Werkbild Passavant). Im oberen Konus erfolgt die Abscheidung von lipophilen Leichtstoffen, im unteren Konus fallen Sinkstoffe an. Die Leichtstoffe werden über einen Fettabzug in 60 Liter-Sammelbehälter befördert und diese, soweit möglich, einer Wiederverwendung zugeführt. Die Sinkstoffe sind separat zu entsorgen. Für die ein- bis zweimalige Inspektion pro Monat (Leerung und Reinigung) wird ein Saugwagen benötigt. Hierfür, wie auch für den Abtransport der Behälter, ist eine Zufahrt vorzusehen

gende Inkrustationen im abwasserseitigen Leitungsnetz. Hinzu kommen übelriechende Geruchemissionen infolge von Gärungs- und Faulprozessen. Stärkeabscheider kommen z. B. für größere gewerbliche Küchen (ab etwa 500 Portionen/Tag), für Konservenfabriken o. ä. Anlagen in Betracht. Funktionsweise: Zunächst ist stärkehaltiger Schaum mittels einer Duschvorrichtung niederzuschlagen. Anschließend sinken die Stärkepartikel gewichtsbedingt auf den Boden des Abscheiders. Das gereinigte Wasser fließt der Kanalisation zu. Absetzkammern werden durch Abpumpen des Inhalts in Saugwagen entleert. Stärkeabscheider werden mit kurzen Zulaufleitungen am günstigsten im Freien vorgesehen. Eine Norm ist in Vorbereitung. Zerkleinerungsgeräte für Küchenabfälle, Müll o. ä. dürfen nicht an Abwasserleitungen angeschlossen werden (landesrechtliche Varianten). Dies gilt auch für Handtuchspender mit Spülvorrichtungen und ähnliche Anlagen. Entwässerungsanlagen sind nicht in der Lage, Aufgaben der Müllentsorgung zu übernehmen. 3.1.18

Sicherung gegen Rückstau

Ein Rückstau von Abwässern tritt ein, wenn das Aufnahmevermögen des Entwässerungssystems überfordert bzw. blockiert ist, . Abb. 3.48. In Schmutzwasserleitungen tritt Rückstau i. A. nur als Folge von Verstopfung auf. Mischkanalisationen sind besonders gefährdet, da starke Regenfälle bewirken können, dass zeitweilig sowohl die öffentliche Kanalisation als auch die oberirdischen Vorfluter (Bäche, Flüsse) nicht mehr aufnahmefähig sind. Weitere Regen- und Schmutzwasserzuflüsse führen dann zu einem unbeeinflussbaren Ansteigen des Wasserspiegels im Abwasserleitungs-

102

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Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

netz und zum Austritt von Abwässern aus tiefliegenden ungesicherten Abläufen. Ein gewisser Anteil der austretenden Abwässer eines Mischsystems besteht aus Schmutzwasser mit Fäkalienanteilen. In gefährdeten Ortsteilen wird von der zuständigen Behörde (Ortssatzung) eine Rückstauebene festgelegt. Ist dies nicht der Fall, gilt gemäß DIN 1986-100 als Rückstauebene die Straßenoberkante (Oberkante Dammkrone oder auch Oberkante Bordstein) an der Anschlussstelle. Rückstauendes Wasser steigt, sich ausbreitend, über dieses Niveau i. A. nicht weiter an. Unterhalb dieser Ebene sind alle Abläufe gegen Rückstau zu sichern (im Zweifelsfalle ist die Höhe des Wasserspiegels im Geruchverschluss des Ablaufs maßgebend). In Ausnahmefällen kann für stark abschüssige Straßen auch die höchstgelegene Anschlussstelle als Rückstauebene festgelegt werden bzw. die höchstgelegene Öffnung (Schachtdeckel) der Kanalhaltung, an die angeschlossen wird. Einrichtungen zur Sicherung von Ablaufstellen fäkalienfreier Abwässer sind: Kellerablauf mit Rückstauverschluss gemäß DIN EN 13 564-1. Die Absperrvorrichtungen bestehen aus einem von Hand zu betätigenden Verschluss (Notverschluss), der nur im Bedarfsfalle zu öffnen und danach sogleich wieder zu schließen ist, sowie mindestens einem weiteren Verschluss (Betriebsverschluss, in Form eines Schwimmerventils oder einer Klappe), der sich bei Rückstau selbsttätig schließt und nach Beendigung des Rückstaus wieder öffnet (vgl. . Abb. 3.49). Gegebenenfalls können weitere Entwässerungsgegenstände angeschlossen werden. In diesem Falle sind die Ablaufkörper mit Zulaufstutzen DN 70 versehen. Kellerabläufe kommen nur für untergeordnete Räume wie Waschküchen oder Trockenräume in Betracht. Sie gefährden in rückstaubedrohten Gebieten auch die benachbarten Räume. Daher sollte nach Möglichkeit auf Kellerabläufe verzichtet werden. Der manuell zu betätigende Notverschluss stellt insbesondere dort ein Risiko dar, wo ein größerer wechselnder Personenkreis für das Schließen verantwortlich ist (Waschküchen in Mehrfamilienhäusern). Der Betriebsverschluss bietet ebenfalls keine Sicherheit, da Feststoffe im Abwasser bewirken können, dass Schwimmerventil und Klappe nicht dicht schließen. Zur Entleerung einer Heizungsanlage im Keller kann bei einer Mischkanalisation ein Bodenablauf mit integrierter Entwässerungspumpe, wie nachfolgend beschrieben, eingebaut werden. Schmutzwassersammelbehälter mit Pumpe. Ermöglicht eine kontinuierliche Entsorgung auch bei Rückstau. Meist als Bodenablauf ausgebildet, mit Anschlussmöglichkeit für weitere Entwässerungsgegenstände. Die Abwässer werden über eine Rohrschleife gepumpt, die höher liegt als die Rückstauebene. Sofern keine Rohrschleife vorgesehen werden soll und die Abwässer

Rückstauebene

.. Abb. 3.48  Rückstau in den Abflussleitungen eines Mischsystems infolge Überlastung der Vorflut nach einem Starkregen. An den tiefst gelegenen Abläufen tritt, sofern diese ungesichert sind, mit Schmutzwasser vermischtes Regenwasser aus

-

-

.. Abb. 3.49  Kellerablauf mit Rückstauverschluss. Der von Hand zu betätigende Verschluss soll ständig geschlossen sein und nur zeitweilig bei Bedarf geöffnet werden. Da das manuelle Verschließen vergessen werden kann, hat der Ablauf einen zweiten Verschluss (Klappe oder/und Schwimmer), der sich bei rückstauendem Wasser selbsttätig schließen soll

während des rückstaufreien Betriebes durch natürliches Gefälle abgeleitet werden können, kommen Aggregate (Bodenablauf + Pumpe) in Betracht, die anfallendes Abwasser nur im Rückstaufalle gegen den Staudruck in die Kanalisation fördern. Die Pumpe schaltet sich bei Rückstaudruck automatisch ein. Energiesparende Variante. (Im Prinzip wie . Abb. 3.53, Ableitung aber mit Gefälle anstelle Druckleitung). Einrichtungen zur Sicherung von Ablaufstellen fäkalienhaltiger Abwässer: Rückstauverschluss zum Einbau in Abwasserleitungen gem. DIN EN 13 564, die das Abwasser mit natürlichem Gefälle befördern (. Abb. 3.50). Die Armatur besteht aus einem bei Rückstau selbsttätig schließenden Betriebsverschluss und einem Handschieber als Notverschluss. Der Betriebsverschluss kann z. B. als röhrenförmiger Schlauchquetschverschluss ausgebildet sein, der staudruckorientiert mittels Druckluft zusammengepresst werden kann und somit einen Flüssigkeitsdurchgang solange unterbindet, wie der Rückstau anhält. Voraussetzung ist, dass der Benutzerkreis der Anlage klein ist, wie z. B. bei Einfamilienhäusern mit oder ohne Einliegerwohnung, und dass ein WC

-

103 3.1 • Abwasseranlagen

oberhalb der Rückstauebene zur Verfügung steht. Anlagen dieser Art können gleichzeitig mehrere Ablaufstellen schützen. Allerdings darf nur Schmutzwasser abgeleitet werden, das unterhalb der Rückstauebene anfällt. Die oberen Stockwerke müssen in Fließrichtung hinter dem Rückstauverschluss eingeleitet werden. Ein Elektroanschluss (230 V) ist vorzusehen. Bei Stromausfall müssen NiCd-Batterien mit ausreichender Gangreserve bewirken, dass die Funktionsabläufe über einen gewissen Zeitraum erhalten bleiben bzw. der Betriebszustand des Verschlusses optisch und akustisch angezeigt wird. Für die Anlage ist i. d. R. im Keller ein Schacht vorzusehen und Leitungsverbindungen zum wandhängenden Steuerteil zu berücksichtigen. Die Reaktionszeit bis zum vollständigen Verschluss der Anlage kann je nach Fabrikat unterschiedlich ausfallen. Anlagen dieser Art sind gem. DIN EN 12 056-4 zweimal jährlich zu warten. Fäkalienhebeanlagen bieten mit ihrer über die Rückstauebene geführten Rohrschleife (siehe nächste Seiten) den sichersten Schutz gegenüber Rückstau, selbst bei Stromausfall oder defekter Anlage. Sie sind im Übrigen unumgänglich, wenn die Kanalisation so hoch liegt, dass ein Anschluss mit ausreichendem Gefälle nicht realisierbar ist. Rückstau tritt häufig erst nach einigen Jahren ein, infolge von Neuanschlüssen, die das Kanalsystem überlasten. Die Gemeinden können für Schäden, die ein Rückstau verursacht, i. d. R. nicht haftbar gemacht werden. Eine Möglichkeit, sich gegen Rückstauschäden zu versichern, gibt es für den Bauherrn nicht. Versicherungen lehnen aus Rückstauschäden abgeleitete Schadensansprüche im Regelfall ab, wenn Ablaufstellen unterhalb der Rückstauebene nicht gegen Rückstau gesichert wurden, d. h. gegen Bauordnungsrecht verstoßen wurde. Für Niederschlagswasser, welches unterhalb der Rückstauebene entwässert wird, sind ebenfalls Abwasserhebeanlagen vorzusehen. Diese sind dabei so auszulegen, dass bei Auftreten eines Jahrhundertereignisses R5,100 keine Schäden auftreten können (Flächen wie z. B. Hauseingänge, Kellereingänge, Garageneinfahrten, Innenhöfe). Bei größeren Flächen unterhalb der Rückstauebene, die nicht Gebäude- oder Sachwerte gefährden, ist ein Überflutungsnachweis nach DIN EN 752 mit einer Regenspende von R15,30 durchzuführen. Die Abwasserhebeanlage ist dann mind. mit R5,2 zu bemessen. Dachflächen, die ohne Notüberlaufeinrichtung entwässert werden können, müssen mit den zu erwartenden Überflutungshöhen mit dem Tragwerksplaner abgestimmt und überprüft werden. Außerdem ist ein Überlastungsnachweis für nach innen abgeführte Entwässerungsanlagen bis zu einem Entspannungspunkt durchzuführen. Überflutungs- und Überlastungsnachweise sind für Jahrhundertregen R5,100 durchzuführen.

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1

2

3

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4

6

1 2 3 4 5 6

Netzanschluss Elektropneumatische Steuerung und Kompressor Druck- und Steuerschläuche Notverschluss (Handschieber) Druckdifferenzschalter (Sensor) Schlauchquetschventil

.. Abb. 3.50  Automatische, für fäkalienhaltige Abwässer zugelassene Rückstausicherung. Ermöglicht die Installation eines WCs unterhalb der Rückstauebene sowie weitere Abwasseranschlüsse. Bei ansteigendem Rückstau in der Abwasserleitung bewirkt der Staudruck, dass der im Rohrscheitel angeordnete Sensor einen Kompressor einschaltet. Über eine Druck­Ieitung einströmende Druckluft quetscht den Elastomerschlauch im Ventilteil abwasserdicht zusammen (auch Varianten mit Klappenverschlüssen sind im Handel). Eingebaute Batterien gewährleisten die Funktion der Anlage bei Stromausfall über einen gewissen Zeitraum. Da während eines Rückstaus der Abfluss blockiert ist, eignet sich eine solche Anlage nur für Toiletten geringer Nutzungsfrequenz. Zudem muss ein weiteres WC oberhalb der Rückstauebene zur Verfügung stehen

3.1.19

Abwasserhebeanlagen

Hebeanlagen bestehen aus Pumpenaggregaten mit davorgeschalteten Sammelbehältern sowie den dazugehörigen Leitungen und Armaturen. Sie werden eingesetzt, um unterhalb der Rückstauebene anfallende Abwässer rückstausicher der öffentlichen Kanalisation zuzuführen. Hebeanlagen werden auch benötigt, wenn der Straßenkanal für den Anschluss einer Gebäudeentwässerung mittels Freiflussleitung zu hoch liegt. Die Druckleitungen der Hebeanlagen sind, sofern mit der Bauaufsichtsbehörde keine andere Vereinbarung getroffen wird, mit einer Schleife über die Rückstauebene zu führen (siehe . Abb. 3.51). Generell sollte angestrebt werden, unterhalb der Rückstauebene anfallendes Regenwasser auf dem Grundstück in das Erdreich einzuleiten oder, sofern vorhanden, in ein oberirdisches Gewässer. Abwasserhebeanlagen, bei

3

104

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

1 2 Rückstauebene

Rückstauebene

3 4 5 6 7

A

C

8 9 10 Rückstauebene

Rückstauebene

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

B

D

.. Abb. 3.51  Abwasserbeseitigung unter Berücksichtigung der Rückstauebene (RSE): A Abwasseranfall oberhalb der RSE. Keine Maßnahme gegen Rückstau erforderlich. B Unterhalb der RSE fällt nur fäkalienfreies Abwasser an. Einfache automatisch arbeitende Schmutzwasserhebeanlage (Sammelbecken + Pumpe) erforderlich. (. Abb. 3.52 und 3.53). C Unterhalb der RSE fällt fäkalienhaltiges Abwasser an. Fäkalienhebeanlage erforderlich. (. Abb. 3.54 und 3.55). D Anfall von fäkalienhaltigem Abwasser im Bereich untergeordneter Nutzung bei kleinem Benutzerkreis (z. B. Einfamilienhaus, auch mit Einliegerwohnung). Sofern ein WC oberhalb der Rückstauebene zur Verfügung steht, kann eine automatische hierfür zugelassene Rückstausicherung (. Abb. 3.50) vorgesehen werden. Manuell zu bedienende Absperrvorrichtungen bieten eine nur geringe Sicherheit

denen der Abwasserzufluss nicht unterbrochen werden darf, sind als Doppelhebeanlage einzubauen. Hebeanlagen für Abwässer, die keine Geruchbelästigungen verursachen, können aus einfachen Entwässerungspumpen in Verbindung mit wasserdichten, oben abgedeckten Sammelgruben bestehen. Anstelle bauseitig zu erstellender Sammelbecken können ferner serienmäßig hergestellte, auch als Bodenabläufe ausgebildete Kunststoffbehälter verwendet werden. Sie enthalten eine schwimmergeschaltete Tauchmotorpumpe, die druckseitig an eine Steigleitung mit Rückstauschleife anzuschließen ist (vgl. . Abb. 3.53). Anschlüsse z. B. von Duschen, Waschmaschinen, Ausgüssen sowie auch Heizölsperren und Kondensatabläufen von Niedertempera-

tur- und Brennwertkesseln sind möglich. Im letzteren Falle sollten Behälter, Pumpe und Rohrleitungen ausreichend resistent gegenüber dem sauren Kondensat sein (siehe . Tab. 3.3), sofern dies nicht neutralisiert ist. Die Industrie liefert Tauchmotorpumpen mit Förderleistungen bis über 200 m³/h bei etwa 30 m Förderhöhe. Üblich sind Pumpen für etwa  8–25 m³/h bei 10 m Förderhöhe. Hierfür reicht ein mit 16 A abgesicherter 230 V-Anschluss aus. Das Aggregat kann auch als Rückstausicherung in einem Leitungssystem mit ausreichendem Gefälle zur Kanalisation (Freiflussleitung) vorgesehen werden. Bei einsetzendem Rückstau schaltet die Pumpe ein und fördert dem Wasserstau entgegen. Anlagen dieses Systems kommen auch zur

105 3.1 • Abwasseranlagen

Aus

Ein

.. Abb. 3.52  Tauchpumpen für geruchfreie Abwässer ohne Dickstoffe, links mit Sonden-Niveauautomatik, rechts mit Schwimmerschaltung. Eine empfehlenswerte Alternative bieten Hebeanlagen mit einbaufertigem Kunststoffschacht und Abdeckung (mit Einlaufrost) ggf. auch mit Anschlussflanschen für Dichtungsbahnen, z. B. zum Einbau in eine „weiße Wanne“ (Schutz gegen drückendes Wasser)

Druckleitung Kabel im Schutzrohr

Zulauf weiterer Entwässerungsgegenstände .. Abb. 3.53  Bodenablauf mit schwimmergeschalteter Tauchmotorpumpe für unterhalb der Rückstauebene anfallendes fäkalienfreies Abwasser. Ein Geruchverschluss befindet sich im Pumpengehäuse. Das zu einer 230 V-Steckdose führende Kabel sollte in einem Schutzrohr geführt werden, mit wasserdichtem Abschluss am Einlaufkörper. Der Anschluss weiterer Entwässerungsgegenstände, wie Duschen, Waschtische, Waschmaschinen oder weitere Bodenabläufe, ist bei ausreichend großem Einlaufkörper möglich. Auch Kombinationen mit einer Heizölsperre sind erhältlich

Förderung anfallenden Sickerwassers aus Dränagen (▶ Abschn. 3.3), ggf. auch zur Entwässerung eines äußeren Kellerabganges in Betracht, wenn eine Ableitung auf andere Art nicht möglich ist. Fäkalienhebeanlagen bestehen aus geruchdichten Behältern mit möglichst zwei angeflanschten Motorpumpen. Eine Handpumpe sollte die Aufrechterhaltung eines Notbetriebes sichern. Netzunabhängige Alarm-

einrichtungen treten in Aktion, wenn der Abwasserspiegel im Behälter über den Einschaltpunkt der Pumpe ansteigt. Eine Druckleitung fördert das Abwasser über eine Rohrschleife bis über die Rückstauebene und das Abwasser fließt in freiem Gefälle der Kanalisation zu. Rückstauendes Wasser aus der Kanalisation kann allenfalls bis an die Rohrschleife gelangen. Ist eine Hebeanlage vorzusehen, bedeutet dies, dass zwischen Oberkante Erdgeschossfußboden und Straßenniveau im Regelfall ein entsprechend großer Höhenunterschied (Sockel) vorzusehen ist, sofern nicht über der Rohrschleife ein Deckenausschnitt angehoben werden soll. Hierfür eignen sich nur untergeordnete Räume. An die Druckleitung dürfen keine Entwässerungsgegenstände angeschlossen werden. Ein Anschluss der Druckleitung an eine Schmutzwasserfallleitung ist ebenfalls unzulässig. Der Aufstellungsraum ist so zu bemessen, dass neben und über zu bedienenden bzw. zu wartenden Teilen mind. 60 cm Freiraum zur Verfügung steht. Oberkante Pumpenraumfußboden ist etwa 0,50 bis 0,90 m unter der Zuflussleitung und damit mind.  1,00 bis 1,50 m unter Oberkante Kellerfußboden abzusenken. Kleine Fäkalienhebeanlagen für Einfamilienhäuser kommen auch mit einer geringeren Absenkung der Pumpenstellfläche aus. Die kleinsten Aggregate haben eine Grundfläche von etwa 0,60 × 0,70 m und bei etwa 2–6 m Förderhöhe bereits Förderleistungen von 20–50 m³/h. Für Mehrfamilienhäuser werden mind. 2 bis 3 m², für größere Objekte wie Schulen oder Hotels bis zu etwa 8 m² Aufstellraumfläche mit entsprechend tiefer Absenkung benötigt. Die Anlagen erhalten i. d. R. einen 230/400 V-Drehstromanschluss. Eine Lüftungsleitung ist bis über Dach zu führen. Die Entwässerung des Aufstellungsraumes erfolgt über einen Pumpensumpf (eine Sammelgrube) mit Hilfe einer Handoder kleineren Motorpumpe. Um zu verhindern, dass die oft erheblichen Pumpengeräusche und Schwingungen auf das Gebäude übertragen werden, müssen alle Leitungsanschlüsse von Hebeanlagen schalldämmend und flexibel ausgeführt sein. Hebeanlagen sollten in Bereichen hohen Grundwasserstandes auftriebssicher mit dem Boden verbunden werden. Es kann zweckmäßig sein, die Abwässer mehrerer Gebäude in einer Hebeanlage zusammenzufassen. Diese kann sich innerhalb oder außerhalb von Gebäuden befinden. Im letzteren Fall bestehen die Fäkalienhebeanlagen i. A. aus mit zwei Tauchpumpen ausgestatteten Behältern in Betonfertigteilbauweise. Für den Fall, dass bei Umbau- oder Sanierungsmaßnahmen ein WC sowie weitere Sanitäreinrichtungen installiert werden sollen, eine Abwasserleitung DN  100 jedoch nicht herangeführt werden kann, bieten Hersteller Fördereinheiten geringer Abmessungen an (z. B. 15/32/26 cm), . Abb. 3.56. Die hinter dem WC-Becken aufzustellenden oder auch im Fuß des WC-Beckenkörpers einbezogenen Minihebeanlagen zerkleinern und fördern Feststoffe (mit Ausnahme von Grobund Faserstoffen) durch relativ dünne Druckleitungen (d = ca.

3

106

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

1 1

2 Rückstauebene

3

2

3

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4

6

DN 70

5

DN 100

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10 11 12 13 14 30

16

70

mind. 60

30

15

örtlich festgelegte Rückstauebene Rückstauschleife Entlüftung DN > 70 bis über Dach Steueranlage Steuerleitung für Niveauschaltung Druckleitung DN 100 Motorkabel Handmembranpumpe Absperrschieber Rückschlagventil Sammelbehälter Abwasserzulauf Tauchmotorpumpe Pumpensumpf mit Entwässerungspumpe

60 30

18

2,00

17

19 20 21

.. Abb. 3.54  Schmutzwasserhebeanlage (Abbildung nach Werkbild KSB) eines Einfamilienhauses. Neben und über Teilen, die zu bedienen sind, ist ein Arbeitsraum von mind. 60 cm freizuhalten. Ein Pumpensumpf wird für die Raumentwässerung erforderlich

22 23

32 mm) zur nächstgelegenen Abwasserleitung mit der erforderlichen Nennweite DN 100. Förderhöhe: bis ca. 3 m, Förderweite: bis ca. 30 m. Waschbecken, Bidets, Wannen usw. können angeschlossen werden. Allerdings sollte diese nicht

2,75 .. Abb. 3.55  Leistungsstarke Schmutzwasserhebeanlage (Abbildung nach Werkbild ABS), geeignet für größere Objekte wie Mehrfamilienhäuser, Großhotels, Verwaltungsgebäude, Krankenhäuser usw. Förderstrom bei 4 m Förderhöhe: 40–75 l/s

normenkonforme Variante des Abwassertransports auf Ausnahmefälle beschränkt bleiben. Problempunkte: erhöhte Störanfälligkeit durch Verstopfungen, Schwingungsemissionen, Funktionsunfähigkeit bei Stromausfall.

107

Druckleitung DN 100

Bewuchs Befestigung Mutterboden Kies gewachsener Boden A

B

C1

C2

D

E

18

Lüftung DN 70

3.1 • Abwasseranlagen

.. Abb. 3.56  Kleinhebeanlagen mit minimierter Zulaufhöhe erleichtern durch die Möglichkeit einer niveaugleichen Aufstellung die nachträgliche Installation eines WCs. Der Anschluss weiterer Entwässerungsgegenstände ist möglich

Gefälle

Gefälle

Rasengittersteine Belebte Bodenzone

Gefälle

Kiespackung mit Filterflies

Untergrund

Untergrund B

Gefälle Belebte Bodenzone

3-5 cm Sand|Split 15-30 cm Kies- oder Schotterschicht

15-30 cm Kies- oder Schotterschicht

A

.. Abb. 3.57  Eingeführte Methoden, Niederschlagswasser durch Versickerung dem Untergrund zuzuführen: A Muldenversickerung, grabenartig oder auch in größeren Flächen. B Sickerschacht. Geeignet für kleinere Flächen mit abzuleitendem Niederschlagswasser (z. B. von Einfamilienhäusern). C Rigole (kiesgefüllter Graben) mit perforiertem Rohrstrang in frostfreier Tiefe (Rohrrigole). Hier unter befestigten Flächen (C1) und mit parallel verlegten Sickerrohren in flächiger Anordnung (C2) dargestellt. D Kombination von Muldenversickerung und Rohrrigole. Hier im Bereich befestigter Flächen. E Teich mit sickerfähigem Rand oberhalb der Abdichtungsgrenze (des Wasserspiegels). Weitere Varianten sind möglich

Untergrund C

.. Abb. 3.58  Beispiele für Versickerung: A Muldenversickerung, B Flächenversickerung mit Rasengittersteinen, C Versickerung mit Füllkörper-Rigolen

3.1.20

Einleitung von Niederschlagswasser in den Untergrund

Beim natürlichen Wasserkreislauf fließt nur wenig Niederschlagswasser oberflächig ab. Der größte Teil des anfallenden Wassers versickert und reichert das Grundwasser an, soweit es nicht von Pflanzen aufgenommen wird oder verdunstet. Die fortschreitende Versiegelung der Bodenflächen in Deutschland wie auch die Kanalisierung der anfallenden Niederschlagsmengen haben zur Folge, dass bei überdurchschnittlichen Regenereignissen immer häufiger ein Rückstau entsteht. Die unerwünschten Folgen sind: Wasseraustritt an tiefgelegenen Einläufen; großräumig gesehen treten Flüsse über ihre Ufer und verursachen Hochwasserschäden. Aller-

dings spielen kanalisierte Abwässer hierbei eine untergeordnete Rolle. Grundsätzlich ist die Versickerung von Niederschlägen der direkten Einleitung in die Kanalisation vorzuziehen. Voraussetzungen sind ein aufnahmefähiger Boden, ein nicht zu hoher Grundwasserstand sowie eine geeignete Topographie. In stark hängigem Gelände kann z. B. nicht ausgeschlossen werden, dass in den Boden eingeleitetes Niederschlagswasser auf einem talwärts benachbarten Grundstück wieder austritt. Hier sollte der Verlauf der Bodenschichtungen vorher untersucht werden. Aufgrund der höheren Reinigungswirkung hat die oberirdische Versickerung (Flächen-, Mulden- und Retentionsraumversickerung) Vorrang vor unterirdischen Versickerungsmethoden (Rigolen- und Schachtversickerung).

3

108

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Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

Eine natürliche flächenhafte Versickerung von Niederschlagswasser auf Freiflächen ist bei Neubauten grundsätzlich zulässig und unterliegt keinen besonderen Vorschriften und Gesetzen. Unter der Erdoberfläche angelegte Sickereinrichtungen sind allerdings wasserrechtlich genehmigungspflichtig, da sie einen Grundwassernutzungs-Tatbestand darstellen. So unterliegen Versickerungsanlagen in Wasserschutzgebieten gewissen Einschränkungen. Bei bestehenden Gebäuden muss geprüft werden, ob ein Kanal-Abschluss-/Benutzungszwang vorliegt und eine Befreiung davon möglich ist. Besondere Vorkehrungen sind bei durch Schadstoffe verunreinigtem Niederschlagswasser vorzusehen. Dies kann beispielsweise Niederschlagswasser sein, welches von KFZ-Stellplätzen oder befahrenen Verkehrsflächen abfließt und vor Einleitung in das Grundwasser einer Vorreinigung mittels Leichtflüssigkeitsabscheider (. Abb. 3.43) zu unterziehen ist. Niederschlagswasser von Dach- und Terrassenflächen in Wohngebieten und vergleichbaren Gewerbegebieten gilt allgemein als unbelastet. Hinweise zur Beurteilung der Anlage und Bemessung von Versickerungsanlagen bietet das DWA-Regelwerk, Arbeitsblatt DWA-A 138 – Planung, Bau und Betrieb von Anlagen zur Versickerung von Niederschlagwasser. Versickerungsanlagen setzen eine ausreichende Durchlässigkeit der zur Verfügung stehenden Grundstücksfläche voraus, ausgedrückt im Durchlässigkeitsbeiwert (kf-Wert). Dieser sollte 5 × 10−6 m/s nicht unterschreiten, was umgerechnet einer Versickerungsgeschwindigkeit von 5 m/1.000.000 s bzw. mind. 1,8 cm pro Stunde entspricht (. Abb. 3.59). Die Durchlässigkeit kann durch Abschätzen oder Sickerversuche ermittelt werden. Für größere Bauvorhaben wird empfohlen, vor Planungsbeginn eine hydrogeologische Untersuchung vornehmen zu lassen. Die für eine Bemessung von Versickerungsanlagen zu berücksichtigende Niederschlagsmenge fällt in Deutschland, von Norden nach Süden zunehmend, örtlich unterschiedlich aus. Gemäß DWA-Arbeitsblatt A 138 ist für eine Bemessung die ortsspezifische Regenspende um den Faktor 1,78 zu erhöhen. Zugrunde gelegt wird ein Bemessungsregen von 15 Minuten Dauer, dessen Intensität nur einmal in 5 Jahren erreicht oder überschritten wird. Kennzeichnung: T = 15 min, n = 5/a bzw. r15,5. In Deutschland liegt die einer Berechnung zugrunde zu legende Regenmenge zwischen etwa 135 und 355 l/s ha. Zwischen höchstem Grundwasserstand und Unterkante Versickerungsanlage ist mind. 1 m einzuhalten. Zu unterkellerten Gebäuden sollte mind. 6 m Abstand eingehalten werden, bei stark durchlässigem Boden auch mehr. Sickeranlagen sollten prophylaktisch großzügig bemessen werden. Es muss damit gerechnet werden, dass das Aufnahmevermögen einer Sickereinrichtung im Laufe der Zeit nachlässt und die Anlage dann an anderer Stelle neu zu installieren ist. Der Zeitraum ist von der Bodenbeschaffenheit abhängig. Dies setzt voraus, dass eine hierfür geeignete ausreichend große Grundstücksfläche zur Verfügung steht. Sickeranlagen sollen gemäß DWA-A  138 halbjährlich überprüft und die

zur Versickerung nicht geeignet!

Grobkies Fein-/ Mittelkies sandiger Kies Grobsand Mittelsand Feinsand schluffiger Sand/ sandiger Schluff Schluff toniger Schluff schluffiger Ton

10-10

10-8

10-6

10-4

10-2

100

Durchlässigkeit kf (m/s) .. Abb. 3.59  Die Beschaffenheit des Bodens ist ausschlaggebend für die Aufnahmefähigkeit von Sickerwasser. Ein Durchlässigkeitsbeiwert (kf-Wert) von mind. 5 × 10–6 m/s ist für eine dauerhafte Funktionsfähigkeit erforderlich. Die Grafik entspricht Bild 1 des Arbeitsblattes DWA-A 138

Schlammfänge geräumt werden. Rohrrigolen können mit Kameras befahren und bei Bedarf einer Hochdruckreinigung unterzogen werden. Kontrollschächte an den Strang­enden erleichtern Kontrolle und Reinigungsmaßnahmen. Muldenrigolen müssen ausreichend bewachsen sein und sind regelmäßig vom Herbstlaub zu befreien. Bewährt haben sich besonders Versickerungsrigolen aus Hohlraumblöcken, die größeren Speicherraum aufweisen. Die Einsatzmöglichkeiten verschiedener Versickerungssysteme sind qualitativ in . Abb. 3.60 dargestellt. Eine Muldenversickerung kommt für Seitenräume befestigter Wege und Plätze wie auch für Grundstücke mit größeren ungenutzten Grünflächen in Betracht. Der Untergrund sollte ausreichend durchlässig sein. Die streifenförmig anzulegende Mulde erhält einen Rasenbewuchs (. Abb. 3.61). Nicht auszuschließen ist eine allmähliche Verschlickung und Verdichtung der Oberfläche. Ausbildung von Versickerungsmulden: zur Aufnahme des vom Dach eines Ein- oder Zweifamilienhaus abfließenden Regenwassers: Die Mulde sollte mind. ein Zehntel der angeschlossenen Auffangfläche haben, mit 2–4 m³ Mindestvolumen, je nach Bodenart.

3

109 3.1 • Abwasseranlagen

hoch

Versickerung

Speicherung

Ableitung

1-5 m

Gefälle 50

Flächenversickerung

Befestigung

Flächenverfügbarkeit

Muldenversickerung Mulden-Rigolen-Versickerung Mulden-Rigolen-System mit gedrosselter Ableitung

Boden ausreichender Durchlässigkeit (ggf. Kiespackung) .. Abb. 3.61 Begrünte Versickerungsmulde zwischen bzw. neben befestigten Flächen. Rechts mit Verteilerrinne. Auf einen gleichmäßig verteilten Übergang des Wassers auf die Versickerungsfläche ist zu achten

Rohr-/Rigolen-Versickerung

gering

Beckenversickerung Schachtversickerung hoch

Versickerungsfähigkeit des Untergrunds

niedrig

.. Abb. 3.60  Einsatzmöglichkeiten von Versickerungsanlagen abhängig von der Flächenverfügbarkeit und der Versickerungsfähigkeit des Untergrunds (nach DWA-A 138)

----

4 m3 bei lehmigem Sand, 3 m3 bei Feinsand, 2 m3 bei Mittel- bis Grobsand.

Gebäudeabstand: > 4–6 m. Die Zuleitung sollte gepflastert sein, um Auswaschungen zu vermeiden. Beispiel einer grob überschläglichen Bemessung: Dachfläche: 120 m², Versickerungsfläche > 12 m², gewählt 4 × 4 m = 16 m², Muldentiefe: 0,25 m, Muldenvolumen: 4 m³. Rigolen sind lineare wasseraufnahmefähige filterstabile Kies­ packungen (z. B. Betonierkies B 32 nach DIN 1045) in wasseraufnahmefähigem Erdreich. Bei Rohrrigolen (. Abb. 3.62) wird ihnen Niederschlagswasser über ein perforiertes Rohr DN  300 zugeführt und verteilt. Ein Rohrgefälle von nicht mehr als 0,2 % bewirkt eine möglichst gleichmäßige Verteilung. Zum Absetzen von im Niederschlagswasser mitgeführten Feststoffen sind Absetz- und/oder Filtereinrichtungen der Rigole in der Zulaufleitung vorzuschalten. Die Kiespackung soll das Rohr allseitig mind. 15 cm ummanteln, so dass sich ein Gesamtquerschnitt von mind. 60/60 cm ergibt. Der Eintrag von Bodenfeinstteilen kann durch eine Abdeckung oder auch Umhüllung der Kiespackung mit Filtervlies (einem Geotextil) vermindert werden. Zu Beginn der Einleitung wie auch am Ende längerer Rohrrigolen werden zweckmäßigerweise belüftete Kontrollschächte DN 300 angeordnet, ggf. auch innerhalb der Stränge in 50 m Abständen. Sie erleichtern das Verdrängen der Luft aus der Rigole bei einströmendem Wasser. Gehen mehrere Rohrrigolen von einem Verteilerschacht ab, sollte dieser einen Durchmesser von 1 m besitzen. Flächig angelegte Rohrrigolen mit nebeneinander liegenden Rohren (. Abb. 3.63) ermöglichen eine Versickerung größerer Wassermengen. Mindestabstände: Rigolenhöhe. Rigolen können auch unter befestigten Hofflächen, Parkplätzen oder Ret-

tungszuwegungen angelegt werden. Ein frostsicherer Einbau ist anzustreben. Auch hängiges Gelände schließt eine Anlage von Rohrrigolen nicht aus, wenn die parallel zu den Höhenlinien verlaufenden Rigolenelemente untereinander durch Absturzschächte verbunden werden. Die Speicherkapazität ist in weiten Grenzen durch folgende Maßnahmen zu verbessern: Optimierung des Porenvolumens der Kiesbettung. Vergrößerung der wasserübergebenden Mantelfläche der Kiesbettung, seitlich und unten. Vergrößerung des Rohrquerschnittes.

--

Bei geringer Aufnahmefähigkeit des umgebenden Bodens (Schluffe) müssen Belastungsspitzen in ein Fließgewässer oder einen Regen- bzw. Mischwasserkanal (mit Zustimmung der Bauaufsicht) abgeleitet werden können. Von einer Untergrundverrieselung (. Abb. 3.85 und 3.86) unterscheiden sich Rohrrigolen durch den größeren Durchmesser des Sickerrohres (stauraumbildend) wie auch durch einen Absetzraum (in einem Schacht) für im Wasser mitgeführte Sedimente. Kombinationen von Muldenversickerung und Rohrrigolen sind gut geeignet, anfallendes Oberflächenwasser, z. B. von angrenzenden befestigten Flächen aufzunehmen. Sie beanspruchen ca. 10 % der versiegelten Fläche. Grasbewachsene Mulden nehmen das von den versiegelten Flächen zugeführte Wasser auf und leiten es nach unten ab. In der etwa 30 cm dicken Mutterbodenschicht werden die im Regenwasser enthaltenen Schmutzstoffe gefiltert und z. T. biologisch abgebaut. Anschließend gelangt das Wasser zur darunter befindlichen Rohrrigole, wie zuvor beschrieben. Überlaufschächte beschränken bei überdurchschnittlichem Regenwasseranfall den Aufstau in den Mulden auf 15–20 cm. Im Winter sollen die Überlaufschächte auch Schmelzwasser auftauender Eisschichten in die Rigole ableiten. Als Muldenzuflüsse kommen außer unmittelbar anschließenden versiegelten Flächen auch offene oder abgedeckte Rinnen sowie Rohre in Betracht. Eine Einbeziehung von Teichen ist möglich. In Gebieten mit ungünstigem kf-Wert (bindige bis stark bindige Böden) können Rigolsysteme mittels Überlauf an einem Regen- bzw. Mischkanal oder an einen natürlichen Vorfluter angebunden werden, um Starkregenmengen ohne Aufstau ableiten zu können.

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

110

1

Produktionshalle

DN 1000

2 3 4 5 6

DN 300 DN 300

7

Deckel mit Lüftungsöffnungen Mutterboden/Befestigung

10 11

Zulauf

Schacht DN 300

9

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

.. Abb. 3.63  Großflächige Rigolen leiten bei ausreichend aufnahmefähigem Boden auch größere Regenwassermengen in den Untergrund. Die zur Rigolfläche führenden Sammelstrecken können ebenfalls als Sickerstränge ausgebildet werden. Kontrollschächte an den Strangenden ermöglichen Kontrollen und ein Spülen der Rohre

frostfreie Tiefe DN 300 mind. 1 m über Grundwasser

15 30 15

8

P

60 Kiespackung

Absetzraum

.. Abb. 3.62  Rohrversickerung in einer Rigole, bestehend aus einem perforierten Versickerungsrohr DN 300 in einer Kiespackung, z. B. Betonierkies B 32 nach DIN 1045. Eine Abdeckung über der Kiespackung kann den Eintrag von Bodenfeinstteilen verringern. Lichter Schachtdurchmesser: mind. 30 cm. Bei Abzweigung mehrerer Rohrstränge sollte er etwa 1 m betragen (obere Abb.). Unterhalb des Rohranschlusses befindet sich zweckmäßigerweise ein Absetzraum für im Wasser mitgeführte Feststoffe

Speicherkörper aus wabenstrukturiertem Kunststoff (PP) ersetzen Kiespackungen. Die Hohlraumkörper besitzen im Vergleich zu Kies ein 3–4fach größeres Speichervolumen und ermöglichen somit im Vergleich zu herkömmlichen Bauweisen deutlich kompaktere Anlagen. Mit 95 % Hohlraumanteil lassen sich pro Kubikmeter Speicherkörper 950 l Wasser speichern. Das wabenbildende Röhrensystem aus Polypropylen verläuft senkrecht. Abmessungen eines Blocks z.  B.: 2,00/1,00/0,48 m. Bei einem Gewicht von 42 kg/m³ ist das Material von Hand verarbeitbar. Die Hohlraumblöcke werden auf einer mind. 15 cm dicken, abgezogenen Kiesschicht verlegt, Größtkorn 32 mm (z. B. 16/32). Zur optimalen Wasserverteilung sind in die Kiesschicht zusätzlich perforierte Rohre, möglichst DN 300, einzubauen. Speicherkörper einschl. Kiesschicht werden allseitig mit einem Filtervlies ummantelt. Verwendung: als Speicherraum bei Versickerungsrigolen (. Abb. 3.65), auch in Verbindung mit Muldenversickerung,

wie auch als Regenrückhaltebecken. Aufgrund der relativ hohen mechanischen Belastbarkeit der Wabenstruktur eignen sich die Speicherkörper auch zum Einbau unter KFZ-Stellplätzen und wenig befahrenen Straßen. Die Mindestüberdeckung beträgt dann 50 cm einschließlich befestigter Oberfläche. Die maximale Überdeckung 2,80 m. Sickerschächte (. Abb. 3.88) bestehen aus einem wasserdurchlässigen Schacht, in dem zufließendes Niederschlagswasser zwischengespeichert und dann verzögert an das Erdreich weitergegeben wird. Das Volumen und damit die Versickerungsrate ist begrenzt durch die vorgegebenen Standardmaße der Betonringe gem. DIN 4034 sowie durch den einzuhaltenden Mindestabstand (≥ 1,50 m) zwischen Oberkante Filterschicht und höchstem Grundwasserstand. Daher kommen Sickerschächte im Allgemeinen nur für kleinere Niederschlagsflächen (z. B. Einfamilienhäuser) in Betracht. Größere Flächen können ggf. über sogenannte Sickergalerien, bestehend aus mehreren hintereinander geschalteten Sickerschächten, entwässert werden. Dabei entwässert der Überlauf des einen jeweils in den Zulauf des nächsten Schachtes. Abstand der Schächte untereinander: mind. 10 m. Wie auch bei anderen Sickeranlagen verlängert ein vorgeschalteter Absetzraum (Schlammfang) die Sickerfähigkeit eines Sickerschachtes. Eine flächige Versickerung (Mulden- oder Rigolenversickerung), wie zuvor beschrieben, ist einer punktuellen Versickerung über Schächte vorzuziehen, da erstere das natürliche Schutzpotential des Bodens in höherem Maße mit einbeziehen. Sickerschächte sind nicht in allen Bundesländern zugelassen.

3

111 3.1 • Abwasseranlagen

Oberflächenabfluss

2,5

30-35

Bewuchs 15-20

Mutterboden

~ 30

Überlaufschacht

DN 300

.. Abb. 3.64  Kombination von Muldenversickerung und Rohrrigole in Quer- und Längsschnitt. Das vorübergehend vom bewachsenen Muldenbett (aus Mutterboden) aufgenommene Oberflächenwasser gelangt verzögert in die Kiespackung zur Versickerung in das Erdreich. Die Sohllinie der Mulde soll horizontal ohne Gefälle verlaufen. Lange Mulden sind bei Geländegefälle durch Bodenschwellen zu unterbrechen. Bei Starkregen sich in der Mulde aufstauendes Wasser gelangt über einen Überlaufschacht in das perforierte Sickerrohr. Dieses bewirkt eine gleichmäßige Verteilung des anfallenden Wassers und bildet gemeinsam mit der Kiespackung einen bei Starkregen zu nutzenden Speicherraum. Eine Kopplung mehrerer Mulden-Rohrrigolen ist möglich

Eine Teichrandversickerung kann einem der zuvor beschriebenen Versickerungssysteme nachgeschaltet werden, um extreme Regenereignisse abzupuffern. Sie setzt neu anzulegende, entsprechend große Teiche voraus. Dichtende Sohl- und Seitenflächen (Ton, Folien) sollten etwa 30 cm unter der obersten Uferkante enden. Der darüber befindliche schmale Randstreifen wie auch der daran anschließende Boden muss in ausreichender Ausdehnung aus sickerfähigem filterstabilen Material bestehen, um bei steigendem Wasserspiegel eine Überlauf-Funktion zu übernehmen (. Abb. 3.57). 3.1.21

Regenwassernutzungsanlagen

Der Trinkwasserbedarf in Deutschland wird überwiegend aus Grundwasservorkommen gedeckt. Über 95 % aller Gebäude in der Bundesrepublik Deutschland sind an das öffentliche Trinkwassernetz angeschlossen. Kritisch wird das seit einigen Jahren beobachtete Absinken des Grundwasserspiegels betrachtet. Die Ursache sind unterschiedliche Eingriffe

50 15

Mögliche Aufstauung bei starkem Regen

15 50

Revisionsschacht belüftet

15 50

50

50

Geotextil Betonierkies Perforiertes Rohr DN 300

.. Abb. 3.65  Versickerungsrigolen aus Hohlraumblöcken haben eine etwa 3–4fach größere Speicherkapazität als Kiespackungen. 95 % der Kubatur steht als Speichervolumen zur Verfügung. Die Blöcke bestehen aus wabenförmig strukturiertem und damit auch hochbelastbaren Polypropylen. Abmessungen eines Blocks ca. 2,00/1,00/0,48 m. Der Speicherkörper erhält eine Umhüllung aus Geotextil. Zulaufendes Wasser wird über die im Kiesbett befindlichen Sickerrohre verteilt und steigt in die Blöcke auf, um später zu versickern. Links: Kleinbecken für Dachflächenwasser. Rechts: Sickerbecken unter einer Verkehrsfläche (Parkplatz, wenig befahrene Straße). Bei einer befestigten versiegelten Oberfläche ist oberhalb des Speicherkörpers Kies 16/32 als Entlüftung einzubringen

in die Natur wie z. B. Uferbegradigungen oder Versiegelungen von Oberflächen. Bevorzugt wird deshalb bei der Regenwasserableitung von Grundstücken eine geeignete Versickerung von Oberflächenwasser vor Ort, siehe ▶ Abschn. 3.1.20. Diese Schutzmaßnahme lässt sich aber nicht immer durchführen. Daher ist die Regenwassernutzung von Dachflächen für Nichttrinkwasserzwecke eine mittlerweile anerkannte Methode, um die Grundwasservorkommen zu schonen und den Trinkwasserverbrauch zu reduzieren. Durch die Regenwassernutzung ist neben der Reduktion des Trinkwasserverbrauchs auch eine Entlastung der Klärwerke gegeben. Für eine Regenwassernutzunganlage wird ein Teil oder die gesamte Dachfläche eines Gebäudes über ein Leitungssystem mit einem Sammelbehälter (Pufferspeicher) verbunden. Vor dem Eintritt in den Sammelbehälter muss das Regenwasser ein oder mehrere Filter durchlaufen. Über Tauchmotorpumpen oder selbstansaugende Pumpen kann das Regenwasser aus dem Sammelbehälter über ein, im Gebäude verlegtes, Nichttrinkwasserleitungsnetz zu den Verbrauchern verteilt werden. Der prinzipielle Aufbau ist in . Abb. 3.66 dargestellt. Das Herz einer Regenwassernutzungsanlage ist der Speicher. Zur Ermittlung der Speichergröße ist eine genaue Analyse der Nichttrinkwasserverbrauchsstruktur notwendig. Nicht an Regenwassernutzungsanlagen angeschlossen werden dürfen Flächen von Straßen und Parkflächen wegen des Reifenabriebs und der möglichen Benzin- und Ölrückstände. Auch sind Dachflächen von Industriegebäuden oder von Gebäuden in Gegenden mit hohen Schadstoffanteilen in der Luft

112

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

1

Verdunstung

1

2

2

Niederschlag

3 4

Trinkwassernachspeisung

NTW-Versorgung

5 6

3

Zulauf

7 8

5

FIL

9

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Hmax 6

10 11

Überlauf

4

Hmin 1 2 3 4 5 6

Auffangfläche | Dachablauf Toilettenspülung Waschmaschine Zapfstelle für Nichttrinkwasser Kompaktanlage zur Regenwasserversorgung inkl. Pumpe und Trinkwassernachspeisung Überlauf zum Regenwasserkanal oder zur Versickerung

.. Abb. 3.66  Schematischer Aufbau einer Regenwassernutzungsanlage (FIL: Filter, Hmin: Mindestfüllstand, Hmax: maximaler Füllstand)

ungeeignet. Eine maßgebliche Rolle spielt außerdem die Art der Dacheindeckung. Bituminöse Teerpappen sind vollkommen ungeeignet. Bei den metallenen Dacheindeckungen ist vor allem das unbehandelte Kupfer nicht zu verwenden. Auch andere Oberflächen sind bezüglich des Anschlusses an eine Regenwassernutzungsanlage zu überprüfen. Die Mechanismen, die zur Aufnahme und anschließender Deposition von Ablagerungen der Dachflächen führen, sind komplex. Man unterscheidet zwischen „nasser“ bzw. „trockener“ und „feuchter“ Deposition, je nach Mitführung der Schadstoffe im Niederschlag oder Einbringung über Staubniederschläge. Bei der Regenwassernutzung müssen folgende Stoffgruppen berücksichtigt werden: partikuläre Bestandteile, Säure des Wassers, Schwermetalle, toxikologisch relevante Stoffe.

---

Aus zahlreichen Untersuchungen ist mittlerweile zu konstatieren, dass bei bestimmungsgemäßer Anwendung von gespeichertem Regenwasser (Toilettenspülung, Kfz-Wäsche, Gartenbewässerung) eine Gefährdung des Menschens aus-

.. Abb. 3.67  Prinzip einer Regenwassernutzungsanlage

geschlossen ist. Die je nach Lage eines Gebäudes sehr unterschiedliche Belastung des Niederschlagswassers kann durch Simulationsrechnung nicht vorhergesagt werden. Empfohlen wird vereinfachend als Maß für die Wasserqualität die abzuschätzende Algendichte einzusetzen. Nach der EG-Badegewässerrichtlinie liegt der Grenzwert für Badewasser bei 20 mg/m³ bei 1 m Sichttiefe. Wird dieser Grenzwert auch bei den Standzeiten in Regenwasserspeichern nicht oder nur unwesentlich überschritten, genügt das Regenwasser den ästhetischen Anforderungen an Transparenz und Geruchsfreiheit. Der Wasserzulauf von den Dachflächen eines Gebäudes ist von der Niederschlagsmenge bzw. von dem Regenwasserstrom und der Beschaffenheit und Neigung des Daches abhängig. Die benötigte Nichttrinkwassermenge in Gebäuden unterscheidet sich wesentlich von dem, starken Schwankungen unterliegendem, Regenwasserzulauf. Daher ist der dargestellte Sammelbehälter (Pufferspeicher) erforderlich. Die Dimensionierung eines Regenwasserspeichers wird durch die Form des Gebäudes (Dachflächen) und die Nutzung (Nichttrinkwasserbedarf) bestimmt. In der . Abb. 3.68 sind die wesentlichen Einflussgrößen für die Dimensionierung eines Regenwasserspeichers dargestellt. Der Niederschlag gelangt über die Dachflächen in die Regenwassersammel- und Anschlussleitungen zum Speicher, . Abb. 3.67. Ein Teil der Regenwassermenge verdunstet an den Dachflächen. Aus dem Speicher wird der Nichttrinkwasservolumenstrom abgenommen. Im Speicher wird bei einem Niedrigstand aus der öffentlichen Trinkwasserversorgung Wasser nachgespeist. Wesentliche Beurteilungsgröße bei der Dimensionierung von Speicheranlagen ist der sogenannte Bedarfsdeckungsgrad. Unter der Voraussetzung, dass genügend Dachfläche zur Verfügung steht und die gewünschte Menge zur Verfügung gestellt werden kann, steigt das not-

113 3.1 • Abwasseranlagen

.. Abb. 3.68  Regenwasserspeicher außerhalb (links) und innerhalb (rechts) des Gebäudes

wendige Speichervolumen mit dem Bedarfsdeckungsgrad. Je größer, bei sonst gleichen Bedingungen, die anzuschließende Dachfläche ist, desto kleiner wird das Speichervolumen, da bei Regenfall bei größerer Fläche mehr Wasser in den Speicher nachströmen kann. Aus Simulationsmodellen mit Berechnung der täglichen Regenwassermenge und des Nichttrinkwasserbedarfs wird aus einer Optimierung die geeignete Speichergröße ermittelt. Bei größeren Gebäuden sollten Simulationsrechnungen durchgeführt werden. Bei kleineren Wohngebäuden bzw. Einfamilienhäusern kann auf die Berechnung normalerweise verzichtet werden, da eine Vorhersage des täglichen Nichttrinkwasserverbrauchs kaum möglich ist. Es wird empfohlen, 1 m³ Speicher je 25 m² Dachfläche und je Nutzer anzusetzen. Bewährte Größen sind danach bei Kellerspeichern 3–4 m³, bei Außenspeichern 6 m³ Zisterne. zz Hinweise zur Anlagentechnik

Gegenüber früheren Systemen mit Filtern in der Betriebswasserleitung werden heute Fallrohrfilter verwendet. Auf den nachgeschalteten Feinfilter wird verzichtet. Für den Fall, dass Nichttrinkwasser für Waschmaschinen eingesetzt wird, wird ein eigenes Schutzsystem im Zulaufsystem der Waschmaschine verwendet. Bei den Fallrohrfiltern unterscheidet man Filter mit Schmutzabtrennung, bei denen ein Teilstrom (10 %) Wasser mit Filterrückstand nicht in den Speicher gelangen. Bei anderen Systemen wird 100 % des Regenwassers aus dem Fallrohr in den Speicher geführt. In letzterem Fall

wird ein Filter innerhalb des Speichers im Zulauf untergebracht. Innerhalb der Zisterne sollten die Oberflächen nicht gereinigt werden. Im Speicher bildet sich ein Biofilm mit einer deutlichen Selbstreinigungskraft. Bei größeren Betonspeicherbecken kann ein zusätzliches Absetzbecken vorgesehen werden. Bei den Speichern (Zisterne) unterscheidet man zwischen innenliegenden, im Gebäude aufgestellten Speichern, und Außenspeichern (. Abb. 3.68). Außenspeicher im Erdreich weisen den Vorteil auf, dass sie gleichmäßige niedrige Erdreichtemperaturen haben, was einer Algenbildung entgegenwirkt. Alle Speicher müssen einen Überlauf mit Anschluss an das Versickerungs- oder Regenwasserleitungsnetz haben, da bei größeren Niederschlagsereignissen das Auffangvolumen ggf. nicht ausreicht. Wird eine Anlage falsch dimensioniert und der Speicher ist zu klein, wird bei einem größeren Regen­ereignis der Speicher schnell gefüllt und ein großer Teil des eigentlich aufzufangenden Regenwassers wird direkt über den Überlauf abgeführt. Außenspeicher können als Fertigspeicher in Kunststoff oder Beton gebaut werden. Innenspeicher sind in der Regel aus Kunststoff hergestellt. Andere Materialien wie Edelstahl werden selten eingesetzt. Grundsätzlich muss Tageslichteinfall vermieden werden, da eine starke Algenbildung vor allem bei längeren Standzeiten im Speicher nicht zu verhindern ist. Bei Erdeinbau oder Kellereinbau ist eine frostgeschützte Anordnung erforderlich. Für die notwendige Druckerhöhung zur Förderung des Nichttrinkwassers im Gebäude werden in der Regel elektrisch betriebene Pumpen eingesetzt. Regenwasser-

3

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

pumpen werden als normalsaugende, mehrstufige Pumpen, elektronische Kreiselpumpen oder mehrstufige, selbstansaugende Pumpen vorgesehen. Bei größeren Anlagen werden auch drehzahlgeregelte Druckerhöhungsanlagen vorgesehen. Bei kleineren Anlagen sind auch Tauchmotorpumpen möglich. Eine Nachspeisung mit Trinkwasser aus dem öffentlichen Netz darf grundsätzlich nur als „freier Auslauf “ vorgesehen werden. Eine direkte Verbindung zwischen Trinkwassernetz und Nichttrinkwassernetz bzw. Speicher darf grundsätzlich nicht existieren. Es besteht auch die Möglichkeit, über einen Zwischenbehälter zwischen Speicher und Nichttrinkwasserverteilung eine bedarfsorientierte Trinkwassernachspeisung vorzusehen. Dies hat den Vorteil, dass Frischwasser nicht zunächst in den Speicher eingeleitet wird. Mittlerweile werden zahlreiche Kompaktmodule für unterschiedliche Anwendungen und Bedarfsgrößen angeboten. Für Nichttrinkwasser ist in Gebäuden grundsätzlich ein zweites Leitungsnetz vorzusehen, was in keiner Verbindung mit dem Trinkwassernetz stehen darf. Entsprechende Sicherheitsvorkehrungen sind gemäß vorzusehen. Die Leitungen für Nichttrinkwasser müssen korrosionsbeständig sein. In Frage kommen z. B. Polypropylen oder Edelstahl. Edelstahl wird vor allem bei größeren Dimensionen eingesetzt. Im Gebäude müssen Entnahmestellen für Nichttrinkwasser grundsätzlich gekennzeichnet sein.

13

3.1.22

14

Unter Grauwasser versteht man fäkalienfreies, gering verschmutztes Abwasser, wie Abwasser aus Duschen, Badewannen, Handwaschbecken und Waschmaschinen. Dieses Abwasser kann aufbereitet als Betriebswasser dienen, . Abb. 3.69. Die Grauwassernutzung dient wie die Regenwassernutzung zur Verringerung des Trinkwasserverbrauchs. Insbesondere die Entlastung der Klärwerke ist hilfreich. Besonders Gebäude mit einem hohen Nichttrinkwasserbedarf (Hotels, Schulen, Kliniken) können durch ein zusätzliches Leitungssystem bei der Abwasserentsorgung und Nichttrinkwasserversorgung häufig wirtschaftlich mit einer Grauwassernutzungsanlage ausgestattet werden. Zur Aufbereitung des Grauwassers gibt es unterschiedliche technische Ansätze. Die Technologien variieren stark in ihrer Komplexität, Größe, Aufbereitungsleistung und Aufbereitungsqualität. So finden sich Direktverwender-Systeme, Rückhalte-Systeme, physikalische, chemische, biologische sowie bio-mechanische Systeme. Einzuhalten sind die Qualitätsvorgaben der EU-Badegewässer Richtlinie. Ziel ist die sichere und vollständige Rückhaltung von jeglichen Schmutzpartikeln, der vollständige Bakterienrückhalt und eine hohe Rückhalterate von Viren. Grauwasser kann für die Toilettenspülung, zu Reinigungszwecken, zur Autowäsche und für die Bewässerung von Grünflächen eingesetzt werden.

15 16 17 18 19 20 21 22 23

Grauwassernutzungsanlagen

Abwasser öffentl. Kanal

114

FIL

.. Abb. 3.69  Bevorratung und Aufbereitung von Abwasser für die Grauwassernutzung

Im Unterschied zur Nichttrinkwassernutzung von Regenwasser kann bei der Grauwassernutzung eine Wärmerückgewinnung z. B. aus Duschwasser erfolgen. 3.1.23

Dimensionierung von Entwässerungsanlagen

Die Berechnung von Entwässerungsanlagen basiert auf angenommenen Belastungen der Leitungssysteme, die vom Nutzungstyp und von der Art der Entwässerung abhängig sind. Grundsätzlich wird zwischen Schmutz- und Regenwasser unterschieden. Weiterhin wird unterschieden, ob das anfallende Schmutz- und Regenwasser zu einem Mischsystem zusammengeführt wird oder nach Auflage der kommunalen Satzung getrennt abgeführt werden muss. zz Bemessung der Schmutzwasserleitung

Der erwartete Schmutzwasserabfluss berechnet sich nach Qww D K 

p

˙.DU/

mit Qww: Schmutzwasserabfluss (Quantity of waste water) [l/s] K: Abflusskennzahl (dimensionslos) nach . Tab. 3.5 DU: Anschlusswerte (Design Units) [l/s]

3

115 3.1 • Abwasseranlagen

.. Tab. 3.5  Typische Abflusskennzahlen K nach DIN EN 12 056 Gebäudeart

K

Unregelmäßige Benutzung: z. B. in Wohnhäusern, Pensionen, Büros

0,5

Regelmäßige Benutzung: z. B. in Krankenhäusern, Schulen, Restaurants, Hotels

0,7

Häufige Benutzung: z. B. in öffentlichen Toiletten und/oder Duschen

1,0

Spezielle Benutzung: z. B. Labor

1,2

Anwendungsgrenzen

Unbelüftete SAL  DN 80 10

* Den Anschlussbogen beim Entwässerungsgegenstand nicht eingeschlossen.

.. Tab. 3.8  Bemessung von unbelüfteten Sammelanschlussleitungen (entspricht Tab. 7 in DIN 1986-100) K = 0,5

K = 0,7

K = 1,0

∑DU [l/s]

∑DU

∑DU

DN

di, min [mm]

1,0

1,0

0,8

50

44

2,0

2,0

1,0

56/60

49/56

9,0

4,6

2,2

70*

68

8,0**

4,0

80

75

13,0** 13,0**

10,0**

5,0

90

79

16,0

12,0

6,4

100

96

* Keine Toiletten. ** Maximal zwei Toiletten.

Der gesamte Abwasserabfluss ergibt sich aus: Qtot D Qww C Qc C Qp

mit Qtot: G  esamtschmutzwasserabfluss (Quantity total) [l/s] Qc: Dauerabfluss (Quantity constant) [l/s] Qp: Pumpenförderstrom (Quantity from pumps) [l/s] Wegen unterschiedlicher Entwässerungssysteme innerhalb Europas definiert die DIN EN 12 056-2 vier verschiedene Entwässerungssysteme. Die Systeme unterscheiden sich nach dem Füllungsgrad, der Anschlussleitung und in die Aufteilung von Leitungssystemen; . Tab. 3.2. Die ermittelte Dimension ist in der Einheit DN anzugeben, der damit verbundene Mindest-Innendurchmesser ist in . Tab. 3.1 aufgeführt.

.. Tab. 3.9  Bemessung von belüfteten Sammelanschlussleitungen gem. DIN 1986-100, Tab. 7 (vereinfachte Bemessung anstelle der Berechnung nach den Regeln für Sammelleitungen, nach PrandtlColebrook K = 0,5

K = 0,7

K = 1,0

∑DU

∑DU

∑DU

3,0

2,0

1,0

DN

di, min [mm]

50

44

5,0

4,6

2,2

56/60

49/56

13,0

10,0

5,0

70*

68

16,0

13,0

9,0

80

75

20,0

16,0

11,0

90

79

25,0

20,0

14,0

100

96

* Keine Toiletten.

zz Bemessung von Anschlussleitungen

Die Einzel- und Sammelanschlussleitungen werden nach den . Tab. 3.2 bis 3.9 bemessen. Die Anwendungsgrenzen für die verschiedenen unbelüfteten Systeme (Einzelanschlussleitungen und Sammelanschlussleitungen) dürfen gemäß . Tab. 3.6 (linke Spalten) bzw. . Tab. 3.7 ausgeführt werden. Kann einer

der genannten Grenzwerte nicht eingehalten werden, muss die Anschlussleitung belüftet werden und die dafür entsprechenden Anwendungsgrenzen gem. . Tab. 3.6 (rechte Spalten) eingehalten werden.

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

116

1 2 3

.. Tab. 3.10  Zulässiger Schmutzwasserabfluss Qmax und Nennweite DN für Fallleitungen mit Hauptlüftung (entspricht Tab. 8 in DIN 1986100) Schmutzwasserfallleitungen mit Hauptlüftung DN

Abzweige ohne Innenradius

4 5 6

Qmax[l/s] Abzweige mit Innenradius

60c

0,5

0,7

70

1,5

2,0

2,0

2,6

2,7

3,5

80 90

a,b a,b

7

100

4,0

5,2

125

5,8

7,6

8

150

9,5

12,4

200

16,0

21,0

9 10

a Ergänzend zu DIN EN 12 056-2:2001-01, . Tab. 11 und 12 darf die Nennweite für Fallleitungen im System I bei Verwendung von Klosett­anlagen mit 4,0 und 6,0 l Spülwasservolumen mindestens DN 80 betragen. b

11

Mindestnennweite bei Anschluss von Klosetts.

Nennweite nach DIN EN 12 045-2, in Deutschland jedoch nicht gebräuchlich. c

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

nierten Leitungsnetzes oder in Form eines Bauwerks herzustellen. Die Entwässerungsanlage ist so bemessen, dass ein ausreichender Schutz vor unplanmäßiger Überflutung, Wasseraustritt im Gebäude, Überflutung von außen, oder Überflutung von Flächen mit wassergefährdenden Stoffen gegeben ist. Jede Dachfläche muss mindestens einen Ablauf und einen Notüberlauf mit freiem Abfluss erhalten. Regenwasser, auch von kleinen Dachflächen, darf nicht in Schmutzwasserfallleitungen eingeleitet werden. Leitungsanlagen werden für ein mittleres Regenereignis bemessen. Da mit starken Regenereignissen zu rechnen ist, sind Überlastungen des Leitungsnetzes durch geeignete Maßnahmen (Notüberläufe, Druckentlastung von Freispiegelleitungen) zur Vermeidung von Schäden zu begrenzen. Der Regenwasserabfluss wird nach DIN EN 12 056-2 bzw. DIN 1986-100 gerechnet: Q D r.D,T/  C  A 

mit r(D,T): B  erechnungsregenspende (Fünfminutenregenspende, die einmal in 2 Jahren erwartet werden muss) ermittelt auf statistischer Grundlage [l/(s ha)] C:

zz Fallleitungen

Fallleitungen sind nach . Tab. 3.10 zu bemessen.

Cs

zz Grund- und Sammelleitungen

Innerhalb des Gebäudes sind Sammel- und Grundleitungen mit einem Füllungsgrad von h/di = 0,5 unter Berücksichtigung des Mindestgefälles von 0,5 % auszulegen, nach dem Anschluss einer Abwasserhebeanlage auch mit einem Füllungsgrad von h/di = 0,7 zu bemessen. Außerhalb von Gebäuden sind eine Mindestfließgeschwindigkeit von 0,7 m/s und eine Höchstgeschwindigkeit von 2,5 m/s zu berücksichtigen. Der zulässige Füllungsgrad ist h/di = 0,7 und das Mindestgefälle J = 1:DN. Hinter einem Schacht mit offenem Durchfluss kann für die Vollfüllung ohne Überdruck bemessen werden (h/di = 1,0). zz Bemessung der Regenwasserableitung

Das auf Dachflächen und befestigten Grundstücksflächen anfallende Regenwasser wird über ein Leitungssystem abgeführt. Wichtigstes Ziel ist es, das Regenwasser von bebauten Flächen möglichst auf dem Grundstück dem Grundwasser über geeignete Versickerungssysteme wieder zuzuführen. Ist dies nicht möglich, wird das Regenwasser über ein Mischoder Trennsystem abgeleitet. Bei der Einleitung in den Anschlusskanal ist ggf. eine Einleitungsbegrenzung zu beachten. Unter Umständen ist zur Einhaltung der Einleitungsbegrenzung eine Regenrückhaltung in Form eines überdimensio-

1 10:000

C m

A:

 er Abflussbeiwert (nach . Tab. 3.14), wird D unterschieden nach: Spitzenabflussbeiwert für die Berechnung der abflusswirksamen Fläche (Au) zur Bemessung der Dachentwässerung und Grundleitungen; mittlerer Abflussbeiwert für die Berechnung des Volumens von Niederschlagswasserrückhalteräumen (VRRR) bei einer schrittweise ermittelten maßgebenden Regendauerstufe (siehe Berechnungsverfahren bei Einleitungsbeschriftung); im Grundriss projizierte Niederschlagsfläche (m²).

Die für die Bemessung maßgebende Regendauer ist mit D = 5 Min. zu berücksichtigen. Die Jährlichkeit wird durch die Aufgabenstellung festgelegt. Die Jährlichkeit des Berechnungsregens für Grundstücksflächen ohne geplante Regenrückhaltung muss mindestens einmal in zwei Jahren (T = 2) betragen. Für Dachflächen wird die Jährlichkeit des Berechnungsregens mit 5 Jahren (T = 5) angesetzt. Die Ermittlung der Regenspenden erfolgt durch das Institut für Wasserwirtschaft, Leibniz Universität Hannover unter Verwendung von KOSTRA-DWD 2000 (Deutscher Wetterdienst). Einen Auszug daraus zeigt . Tab. 3.15. Abflusswirksame Flächen sind Dachflächen, Fassadenflächen und befestigte Grundstücksflächen. Dachflächen werden als projizierte Flächen angesetzt. Fassadenflächen sind nur anzusetzen, wenn durch Wind Einfluss auf den Regenwasser-

3

117 3.1 • Abwasseranlagen

.. Tab. 3.11  Abflussvermögen von Entwässerungsleitungen bei einem Füllungsgrad von h/di = 0,5 (entspricht Tab. A.3 DIN 1986-100) Gefälle

DN 100 di = 96 mm

DN 125 di = 113 mm

DN 150 di = 146 mm

DN 200 di = 184 mm

DN 225 di = 207 mm

DN 250 di = 230 mm

DN 300 di = 290 mm

J

Q

v

Q

v

Q

v

Q

v

Q

v

Q

v

Q

v

cm/m

l/s

m/s

l/s

m/s

l/s

m/s

l/s

m/s

l/s

m/s

l/s

m/s

l/s

m/s

0,20 0,30 0,40

6,3

0,5

8,6

0,5

11,4

0,5

21,0

0,6

4,2

0,5

7,7

0,6

10,5

0,6

14,0

0,7

25,8

0,8

2,4

0,5

4,8

0,6

8,9

0,7

12,2

0,7

16,2

0,8

29,9

0,9

0,50

1,8

0,5

2,7

0,5

5,4

0,6

10,0

0,8

13,7

0,8

18,1

0,9

33,4

1,0

0,60

1,9

0,5

3,0

0,6

5,9

0,7

11,0

0,8

15,0

0,9

19,8

1,0

36,7

1,1

0,70

2,1

0,6

3,2

0,6

6,4

0,8

11,8

0,9

16,2

1,0

21,4

1,0

39,6

1,2

0,80

2,2

0,6

3,5

0,7

6,8

0,8

12,7

1,0

17,3

1,0

22,9

1,1

42,4

1,3

0,90

2,4

0,7

3,7

0,7

7,3

0,9

13,4

1,0

18,4

1,1

24,3

1,2

45,0

1,4

1,00

2,5

0,7

3,9

0,8

7,7

0,9

14,2

1,1

19,4

1,2

25,7

1,2

47,4

1,4

1,10

2,6

0,7

4,1

0,8

8,0

1,0

14,9

1,1

20,4

1,2

26,9

1,3

49,8

1,5

1,20

2,7

0,8

4,2

0,8

8,4

1,0

15,5

1,2

21,3

1,3

28,1

1,4

52,0

1,6

1,30

2,9

0,8

4,4

0,9

8,7

1,0

16,2

1,2

22,1

1,3

29,3

1,4

54,1

1,6

1,40

3,0

0,8

4,6

0,9

9,1

1,1

16,8

1,3

23,0

1,4

30,4

1,5

56,2

1,7

1,50

3,1

0,8

4,7

0,9

9,4

1,1

17,4

1,3

23,8

1,4

31,5

1,5

58,2

1,8

2,00

3,5

1,0

5,5

1,1

10,9

1,3

20,1

1,5

27,5

1,6

36,4

1,8

67,2

2,0

2,50

4,0

1,1

6,1

1,2

12,2

1,5

22,5

1,7

30,8

1,8

40,7

2,0

75,2

2,3

3,00

4,4

1,2

6,7

1,3

13,3

1,6

24,7

1,9

33,7

2,0

44,6

2,1

82,4

2,5

3,50

4,7

1,3

7,3

1,5

14,4

1,7

26,6

2,0

36,4

2,2

48,2

2,3

4,00

5,0

1,4

7,8

1,6

15,4

1,8

28,5

2,1

39,0

2,3

51,5

2,5

4,50

5,3

1,5

8,3

1,6

16,3

2,0

30,2

2,3

41,3

2,5

5,00

5,6

1,6

8,7

1,7

17,2

2,1

31,9

2,4

abfluss möglich ist. Grundstücksflächen von befestigten Flächen – sofern an das Leitungssystem angeschlossen – müssen berücksichtigt werden. Dachabläufe werden nach dem Abflussvermögen des Ablaufsystems und nach konstruktionsbedingten Voraussetzungen ermittelt. Kriterien sind: jeder Tiefpunkt muss einen Ablauf erhalten, konstruktionsbedingt zusätzliche Abläufe (Öffnungen, Aufbauten), bei gleicher Höhenlage max. Abstand 20 m voneinander.

--

Die Berechnung erfolgt nach DIN 1986-100: nDA

Q D QDA

mit nDA: Mindestanzahl Dach- bzw. Rinnenabläufe,

Q: R  egenwasserablauf der Dach- bzw. Teilfläche [l/s], QDA: Abflussvermögen des Ablaufs [l/s] (Herstellerangaben). Alle Dachentwässerungen müssen ein Entwässerungs- und Notentwässerungssystem haben. Flachdächer können über Öffnungen in der Attika oder über einen freien Notablauf gesichert werden. Bei Regenrinnen erfolgt die Notentwässerung über die Rinnenvorderkante. Die Notentwässerung berechnet sich wie folgt (siehe . Abb. 3.70):   QNot D r.5;100/  r.D, T/  C 

A 10:000

mit QNot: M  indestabflussvermögen der Notentwässerung [l/s],

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

118

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

.. Tab. 3.12  Abflussvermögen von Entwässerungsleitungen bei einem Füllungsgrad von h/di = 0,7 (entspricht Tab. A.4 DIN 1986-100) Gefälle

DN 100 di = 96 mm

DN 125 di = 113 mm

DN 150 di = 146 mm

DN 200 di = 184 mm

DN 225 di = 207 mm

DN 250 di = 230 mm

DN 300 di = 290 mm

J

Q

v

Q

v

Q

v

Q

v

Q

v

Q

v

Q

v

cm/m

l/s

m/s

l/s

m/s

l/s

m/s

l/s

m/s

l/s

m/s

l/s

m/s

l/s

m/s

5,7

0,5

10,5

0,5

14,4

0,6

19,0

0,6

35,1

0,7

0,20 0,30

3,5

0,5

7,0

0,6

12,9

0,6

17,6

0,7

23,3

0,8

43,1

0,9

0,40

2,6

0,5

4,1

0,5

8,1

0,6

14,9

0,8

20,4

0,8

27,0

0,9

49,9

1,0

0,50

2,9

0,5

4,6

0,6

9,0

0,7

16,7

0,8

22,8

0,9

30,2

1,0

55,8

1,1

0,60

3,2

0,6

5,0

0,7

9,9

0,8

18,3

0,9

25,0

1,0

33,1

1,1

61,2

1,2

0,70

3,5

0,6

5,4

0,7

10,7

0,9

19,8

1,0

27,1

1,1

35,8

1,2

66,1

1,3

0,80

3,7

0,7

5,8

0,8

11,5

0,9

21,1

1,1

29,0

1,2

38,3

1,2

70,7

1,4

0,90

4,0

0,7

6,1

0,8

12,2

1,0

22,5

1,1

30,7

1,2

40,6

1,3

75,0

1,5

1,00

4,2

0,8

6,5

0,9

12,8

1,0

23,7

1,2

32,4

1,3

42,8

1,4

79,1

1,6

1,10

4,4

0,8

6,8

0,9

13,5

1,1

24,9

1,3

34,0

1,4

45,0

1,4

83,0

1,7

1,20

4,6

0,8

7,1

0,9

14,1

1,1

26,0

1,3

35,5

1,4

47,0

1,5

86,7

1,8

1,30

4,8

0,9

7,4

1,0

14,6

1,2

27,1

1,4

37,0

1,5

48,9

1,6

90,3

1,8

1,40

5,0

0,9

7,7

1,0

15,2

1,2

28,1

1,4

38,4

1,5

50,8

1,6

93,7

1,9

1,50

5,1

1,0

7,9

1,1

15,7

1,3

29,1

1,5

39,7

1,6

52,5

1,7

97,0

2,0

2,00

5,9

1,1

9,2

1,2

18,2

1,5

33,6

1,7

45,9

1,8

60,7

2,0

112,1

2,3

2,50

6,7

1,2

10,3

1,4

20,3

1,6

37,6

1,9

51,4

2,0

67,9

2,2

125,4

2,5

3,00

7,3

1,3

11,3

1,5

22,3

1,8

41,2

2,1

56,3

2,2

74,4

2,4

3,50

7,9

1,5

12,2

1,6

24,1

1,9

44,5

2,2

60,9

2,4

4,00

8,4

1,6

13,0

1,7

25,8

2,1

47,6

2,4

4,50

8,9

1,7

13,8

1,8

27,3

2,2

50,5

2,5

5,00

9,4

1,7

14,6

1,9

28,8

2,3

17 18 19

Notüberlauf in der Attika max. Überflutungshöhe 1

2

20 21

r(5, 5)

22 23

1 erforderliche Druckhöhe am Dachüberlauf 2 erforderliche Druckhöhe am Notüberlauf

Notüberlauf frei r(5, 100) - r(5, 5)

.. Abb. 3.70  Ermittlung der Überflutungshöhe bei Notentwässerungen

r(5/100): 5-Minuten-Regenspende, die einmal in einhundert Jahren erwartet wird [l/(s ha)], r(D,T): Berechnungsregenspende [l/(s ha)], D: Regendauer [min], T: Jährlichkeit des Regenereignisses, C: Abflussbeiwert, A: wirksame Niederschlagsfläche [m²]. Überlastungen bzw. Überflutungen sind durch geeignete Maßnahmen für den Einbau von Notüberläufen, Druckentlastung von Freispiegelleitungen usw. zu begrenzen. Die Abflussbeiwerte C zur Ermittlung des Regenwasserabflusses sind in der . Tab. 3.14 aufgeführt (. Tab. 9 DIN 1986-100). Die Bemessung ist mit der maßgebenden Regendauer von D = 5 Min. zu berücksichtigen. Die Jährlichkeit (T) wird durch die Aufgabenstellung festgelegt und muss nach Art und Nutzung des Gebäudes vorgenommen werden. Niederschlagsflächen

3

119 3.1 • Abwasseranlagen

.. Tab. 3.13  Abflussvermögen von Entwässerungsleitungen bei einem Füllungsgrad von h/di = 1,0 (entspricht Tab. A.5 DIN 1986-100) Gefälle

DN 100 di = 96 mm

DN 125 di = 113 mm

DN 150 di = 146 mm

DN 200 di = 184 mm

DN 225 di = 207 mm

DN 250 di = 230 mm

DN 300 di = 290 mm

J

Q

v

Q

v

Q

v

Q

v

Q

v

Q

v

Q

v

cm/m

l/s

m/s

l/s

m/s

l/s

m/s

l/s

m/s

l/s

m/s

l/s

m/s

l/s

m/s

12,5

0,5

17,2

0,5

22,7

0,5

42,1

0,6

0,20 0,30 0,40

8,3

0,5

15,4

0,6

21,1

0,6

27,9

0,7

51,7

0,8

4,9

0,5

9,6

0,6

17,8

0,7

24,4

0,7

32,3

0,8

59,7

0,9

0,50

3,5

0,5

5,4

0,5

10,8

0,6

20,0

0,8

27,3

0,8

36,2

0,9

66,9

1,0

0,60

3,9

0,5

6,0

0,6

11,8

0,7

21,9

0,8

30,0

0,9

39,7

1,0

73,3

1,1

0,70

4,2

0,6

6,5

0,6

12,8

0,8

23,7

0,9

32,4

1,0

42,9

1,0

79,3

1,2

0,80

4,5

0,6

6,9

0,7

13,7

0,8

25,3

1,0

34,7

1,0

45,9

1,1

84,8

1,3

0,90

4,7

0,7

7,3

0,7

14,5

0,9

26,9

1,0

36,8

1,1

48,7

1,2

90,0

1,4

1,00

5,0

0,7

7,7

0,8

15,3

0,9

28,4

1,1

38,8

1,2

51,3

1,2

94,9

1,4

1,10

5,2

0,7

8,1

0,8

16,1

1,0

29,8

1,1

40,7

1,2

53,8

1,3

99,5

1,5

1,20

5,5

0,8

8,5

0,8

16,8

1,0

31,1

1,2

42,5

1,3

56,2

1,4

104,0

1,6

1,30

5,7

0,8

8,8

0,9

17,5

1,0

32,4

1,2

44,3

1,3

58,6

1,4

108,2

1,6

1,40

5,9

0,8

9,2

0,9

18,2

1,1

33,6

1,3

46,0

1,4

60,8

1,5

112,4

1,7

1,50

6,1

0,8

9,5

0,9

18,8

1,1

34,8

1,3

47,6

1,4

62,9

1,5

116,3

1,8

2,00

7,1

1,0

11,0

1,1

21,7

1,3

40,2

1,5

55,0

1,6

72,7

1,8

134,4

2,0

2,50

7,9

1,1

12,3

1,2

24,3

1,5

45,0

1,7

61,5

1,8

81,4

2,0

150,4

2,3

3,00

8,7

1,2

13,5

1,3

26,7

1,6

49,3

1,9

67,4

2,0

89,2

2,1

164,8

2,5

3,50

9,4

1,3

14,5

1,5

28,8

1,7

53,3

2,0

72,9

2,2

96,4

2,3

4,00

10,1

1,4

15,6

1,6

30,8

1,8

57,0

2,1

77,9

2,3

103,0

2,5

4,50

10,7

1,5

16,5

1,6

32,7

2,0

60,5

2,3

82,7

2,5

5,00

11,3

1,6

17,4

1,7

34,5

2,1

63,8

2,4

ohne geplante Regenrückhaltung sind mit T = 2 zu berechnen. Die Abgrenzung der Anwendungsbeispiele nach DIN EN 12 056, DIN 1986-100 und DIN EN 752 zeigt . Abb. 3.71.

Grundstücken ist DIN EN 752 bzw. DWA-A 118 zu berücksichtigen. zz

zz Überflutungs- und Überlastungsnachweise

Intensivere Regenereignisse der letzten Jahre haben dazu geführt, dass Überflutungs- und Überlastungsfälle im Rahmen der Regenentwässerung stärker zu berücksichtigen und zu berechnen sind. Die Nachweise sind für den Jahrhundertregen (r(5)100) durchzuführen. Für Dachflächen, die über keine Notentwässerung verfügen, müssen die zu erwartenden Überflutungshöhen gerechnet werden, siehe DIN 1986-100. Außerhalb von Gebäuden kann bei kleinen Grundstücken ( 5°)

0,7

0,4

– Intensivbegrünung ab 30 cm Aufbaudicke (≤ 5°)

0,2

0,1

9

– Extensivbegrünung ab 10 cm Aufbaudicke (≤ 5°)

0,4

0,2

– Extensivbegrünung unter 10 cm Aufbaudicke (≤ 5°)

0,5

0,3

– Betonflächen

1,0

0,9

– Schwarzdecken (Asphalt)

1,0

0,9

– Befestigte Flächen mit Fugendichtung, z. B. Pflaster mit Fugenverguss

1,0

0,8

1,0

1,0

10

Verkehrsflächen (Straßen, Plätze, Zufahrten, Wege)

11 12 13

Rampen – Neigung zum Gebäude, unabhängig von der Neigung und der Befestigungart 2

Teildurchlässige und schwach ableitende Flächen, z. B. Verkehrsflächen (Straßen, Plätze, Zufahrten, Wege) – Betonsteinpflaster, in Sand oder Schlacke verlegt, Flächen mit Platten

0,9

0,7

– Pflasterflächen, mit Fugenanteil > 15 %, z. B. 10 cm × 10 cm und kleiner oder fester Kiesbelag

0,7

0,6

– Wassergebundene Flächen

0,9

0,7

16

– Lockerer Kiesbelag, Schotterrasen, z. B. Kinderspielplätze

0,3

0,2

– Verbundsteine mit Sickerfugen, Sicker‑/Drainsteine

0,4

0,25

17

– Rasengittersteine (mit häufigen Verkehrsbelastungen, z. B. Parkplatz)

0,4

0,2

– Rasengittersteine (ohne häufige Verkehrsbelastungen, z. B. Feuerwehrzufahrt)

0,2

0,1

18

Sportflächen mit Dränung – Kunststoff-Flächen, Kunststoffrasen

0,6

0,5

19

– Tennenflächen

0,3

0,2

– Rasenflächen

0,2

0,1

– Flaches Gelände

0,2b

0,1

– Steiles Gelände

0,3

0,2

14 15

20

3

21 22 23

a

Parkanlagen, Rasenflächen, Gärten

b

Siehe auch [7] in Tab. 9 DIN 1986-100 für die Planung, Ausführung und Pflege von Dachbegrünung, die dort genannten Werte sind Cs-Werte

Bei diesen Flächen ist für den Überflutungsnachweis ein möglicher höherer Abflussbeitrag je nach örtlichen Gegebenheiten (z. B. Gefälle, Boden, Vegetation) zu prüfen b

Aufgrund der Anwendung einer einheitlichen Wiederkehrzeit (T = 2 a) und des begrenzten Anwendungsspektrums für die Bemessung von VRRR wird hier jeweils nur ein Wert für Cm genannt. Die in den DWA-Regelwerken genannten Wertespektren beziehen sich auf unterschiedliche Wiederkehrzeiten und Planungssituationen

c

121 3.1 • Abwasseranlagen

Dachflächen mit dem 2-jährigen Berechnungsregen zu ermitteln. zz Dachentwässerung mit Druckströmung

Für dieses System ist ein auf das Objekt bezogener hydraulischer Nachweis zu erbringen. Der für die Funktion erforderliche Anstau im Bereich des Ablaufs gilt nicht als Überflutung der Dachfläche, sofern die Festlegung für Abläufe nach DIN EN 1253 nicht überschritten wird. Dachflächen mit z. B. planmäßiger Überflutung sind bis zur Überflutungshöhe abzudichten und statisch zu bemessen. Für das Regenwasserdruckleitungssystem ist als verfügbare Höhe max. der Abstand zwischen Dachablauf und Rückstauebene einzusetzen. Bei der Einführung eines Druckleitungssystem in eine Freispiegelleitung ist die Umwandlung der hohen kinetischen Energie durch Reduzierung der Fließgeschwindigkeit auf  QWW = 2,0 l/s *** Höhendifferenz vom Boden des Aufstellraums bis zur Sohle der Rückstauschleife **** Das Nutzvolumen muss gem. DIN 12056-4 mindestens 20 l betragen.

.. Tab. 3.28  Berechnung des Regenwasserabflusses von den Dachflächen und Auslegung der Nennweite der Dachablaufstutzen und der Fallleitungen. Die Fallleitung darf keine geringere Nennweite aufweisen als die Anschlussnennweite des zugehörigen Dachablaufs L [m]

B [m]

A [m²]

r(5,5) [l/s ha]

C

Q [l/s]

nDA

QDA [l/s]

DN/ID

hDA [mm]

RW FL

Dachfläche 1

13,0

7,0

91,0

328

1,0

2,98

1

4,5

100

35

DN 100

Dachfläche 2

11,0

8,0

88,0

328

1,0

2,89

1

4,5

100

35

DN 100

Berechnungsgrundlagen Q = r(D, T) × A × C × 1/10.000 Bemessungsregenspenden Standort Hannover r(5, 2) = 229 l/(s ha), r(5, 5) = 328 l/(s ha), r(5, 100) = 652 l/(s ha) nach . Tab. 3.15 (DIN 1986-100, . Tab. A.1), Abflussbeiwert Dachfläche C = 1,0, Hof-Pflasterfläche C = 0,7 nach . Tab. 3.14 (DIN 1986-100, . Tab. 9).

3

135 3.2 • Kleinkläranlagen

.. Tab. 3.29  Bemessung der Regenwassergrundleitungen nach . Tab. 3.11 und . Tab. 3.12 Leitungsabschnitt

Q

DN

J

[l/s]

h/di

[cm/m]

Qzul

v

[l/s]

[m/s]

1–3 (RW-FL 1)

2,98

100

1,4

0,5

3,0

0,8

2–3 (RW-FL 2)

2,89

100

1,3

0,5

2,9

0,8

3-M

5,87

125

0,9

0,7

6,1

0,8

Gefälle mind. 0,5 %.

.. Tab. 3.30  Bemessung der Notentwässerung mit Anschluss an eine Versickerungsanlage nach DIN 1986-100, . Tab. 10 Regenwasserabfluss Q bei r(5, 5) [l/s]

Regenwasserabfluss Q bei r(5, 100) [l/s]

QNot [l/s]

nDA

QNot [l/s] je DANot

QDA [l/s]

hDA [mm]

DN gewählt

Dachfläche 1 (A = 91 m²)

2,98

5,93

2,95

2

1,48

1,7

35

70

Dachfläche 2 (A = 88 m²)

2,89

5,74

2,85

2

1,43

1,7

35

70

J

LL

hDA=50 mm

1 SW-FL DN 100

2 RW-FL DN 100

I

Notentwässerung Rigolenversickerung

Rückstauebene

A

B

DN 100 J=0,5%

D

DN 125 L J=0,6%

3 DN 125 M

DN 150 J=0,7%

H

F DN 100, J=0,5%

K

N MW

G

.. Abb. 3.78  Schematische Schnittdarstellung der Schmutz- und Regenwasserentwässerung mit Anschluss an ein Mischwasser-Kanalisationssystem

. Abb. 3.80. Nach ihrer Fertigstellung sind Mehrkammer-

gruben mit Wasser zu füllen und nach einer Standzeit von 24  Stunden auf Wasserdichtheit zu prüfen. Sie gelten als wasserdicht, wenn der Wasserspiegel nach 24 Std. Standzeit in einer Beobachtungszeitspanne von 2 Stunden weniger als 3 mm je m Füllhöhe sinkt. Die Kammertrennwände erhalten Schlitze bestimmter Größe und Anordnung. Sie sollen, ebenso wie die vor dem Abfluss angeordnete Tauchwand, ein Übertreten von Schwimm- oder Bodenschlamm verhindern. Die Anlage ist zu entlüften. Zu- und Ablaufleitungen haben eine Nennweite von ≥ 150 mm. Das Zulaufrohr muss über die Innenwand hinausragen und mind. 10 cm höher als die Ablaufleitung liegen, damit nicht Schwimmschlamm die Lüftung über den Zulauf unterbinden kann. Zur leichteren Überwachung und Wartung erhalten die Anlagen Einsteig-

öffnungen von mind. 60 cm lichter Weite. Eine Erdüberdeckung begünstigt den biologischen Abbau von Schmutzstoffen bei niedrigen Außentemperaturen. Sie soll jedoch 30 cm nicht überschreiten. Bei größerer Erdüberdeckung sind Mehrkammergruben mit konischem, oben auf ca. 60 cm auslaufendem Aufsatz zu wählen. Betonfertigteilanlagen mit runder Grundfläche haben die ursprünglich gemauerten Gruben mit rechteckiger Grundfläche beinahe völlig verdrängt. Die üblicherweise aus Einzelteilen erstellten Betonbehälter werden von den Lieferfirmen meist mit Hilfe von Kranfahrzeugen versetzt. Bei der Platzierung von Kleinkläranlagen sollte darauf geachtet werden, dass sie jederzeit zugänglich sind (Probeentnahmen) und eine Schlammentnahme durch Räumfahrzeuge möglich ist.

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

136

1

.. Tab. 3.31  Bemessung von Mehrkammerabsetz- und Mehrkammerausfaulgruben gemäß DIN 4261-1 Ein- oder Mehrkammer-Absetzgruben

Mehrkammer-Ausfaulgruben

Anzahl der Kammern

1–2

≤ 6

≤ 10

> 10

Spezifischer Nutzinhalt

300 l/E*

1.500 l/E*

1.500 l/E* + 750 l/E

1.500 l/E* + 500 l/E

Gesamtnutzinhalt mindestens

2.000 l

6.000 l

Inhalt der 1. Kammer

½ des Gesamtnutzinhalts

6

Mindestwassertiefe

1,20 m

7

Bei einem Nutzinhalt von 2.000–4.000 l

2,00 m

2,00 m

2,00 m

2,00 m

8

> 4.000–10.000 l

2,50 m

2,50 m

2,50 m

2,50 m

> 10.000

3,00 m

3,00 m

3,00 m

3,00 m

9

* Je Wohneinheit bis 60 m2 Wfl. ist mindestens mit 2 Einwohnern zu rechnen, über 60 m2 mit mindestens 4 Einwohnern.

2 3 4 5

Größe zulässiger Wassertiefe

10

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

10

11 A

B

B

.. Abb. 3.79  Verschiedene Grundformen von Mehrkammergruben: A gemauert oder aus Ortbeton, B aus Betonfertigteilen

Mehrkammer-Absetzgruben bewirken ein Ausscheiden ungelöster und absetzbarer Stoffe aus dem Abwasser. Dieser rein mechanische Vorgang wird auch als „Entschlammung“ bezeichnet. Mehrkammer-Ausfaulgruben entsprechen in ihrer baulichen Ausbildung den Mehrkammer-Absetzgruben, haben aber ein erheblich vergrößertes Kammervolumen (. Tab. 3.31). Aufgrund der längeren Verweilzeit des Schmutzwassers und des besseren Belastungsausgleichs ist der Reinigungseffekt größer als bei kleineren Mehrkammeranlagen. Sie bewirken bereits zusätzlich eine biologische Behandlung durch anaeroben Abbau der organischen im Abwasser enthaltenen Schmutzstoffe. Filtergräben sind ein biologisches Reinigungsverfahren (immer der mechanischen Vorreinigung nachzuschalten), das zu den naturnahen Verfahrensvarianten gehört. Zu den naturnahen Verfahren zählen außerdem Bodenfilterkörper, Filterkammern, Pflanzenbeete und Abwasserteiche. Zu den technischen Verfahren zählen Tropfkörper, Rotationstauchkörper, Belebungsanlagen u. a. Filtergräben bewirken nach Vorbehandlung in MehrkammerAusfaulgruben eine vorwiegend aerobe biologische Nachbehandlung des Abwassers, . Abb. 3.81. Aus einer oben liegenden Dränrohrleitung sickert Abwasser durch eine künstlich angelegte Filterschüttung aus Feinkies

DN 150 DN 150 DN 150 .. Abb. 3.80  Mehrkammergruben mit 2 und 3 Kammern aus Fertigbetonteilen

(2–8 mm) einer tiefer angeordneten Dränrohrleitung zu, von wo aus es einem Vorfluter zufließt. Ein Eindringen des Wassers in den Untergrund soll weitgehend vermieden werden. Daher empfiehlt DIN 4261-1 bei größerer Wasserdurchlässigkeit des anstehenden Erdreiches, den Filtergraben künstlich abzudichten. Die Filtergräben müssen eine Länge von mind. 6 m/Einwohner haben, wobei die Einzellänge eines Grabens 30 m nicht überschreiten soll. Ein freier Zutritt von Luft zu beiden Strängen ist, erforderlichenfalls durch Einbau von Lüftungsrohren, zu ermöglichen. Im Regelfall sind die unten liegenden Leitungen über den Auslauf zu lüften.

137 3.2 • Kleinkläranlagen

1

2

5

6

3 4

DN 150

≥1,25 ≥1,25

1:500

≥ 30

30

≥ 1,25

Lüftung

50

Dränrohre ≥

100

1:500

.. Abb. 3.81  Filtergräben: Nach mechanischer Reinigung (1) gelangt das Abwasser in einen Verteilerschacht (2), der mit einer Vorrichtung zur stoßweisen Beschickung der Zulaufstränge (3) versehen ist. Die Abflussleitungen (4) entwässern über einen Sammelschacht (5) in einen Vorfluter (6) oder Sickerschacht. Vor dem Wiederverfüllen der Filtergräben mit Aushub ist ggf. die Kiesschicht mit Folie, Bitumenpappe oder Filtermatten abzudecken, um auszuschließen, dass sich die Hohlräume der Filterpackung durch abgeschlämmte Teile der darüber befindlichen Bodenschichten zusetzen

Kleinkläranlagen mit Abwasserbelüftung (einer aeroben biologischen Behandlungsstufe) reinigen Abwässer am wirksamsten. Hierzu zählen: Tropfkörperanlagen, Tauchkörperanlagen, Belebungsanlagen. Tropfkörper stellen das Gros der Kleinkläranlagen mit Abwasserbelüftung. Nach Durchlaufen einer mechanischen Reinigung in der vorzuschaltenden Mehrkammergrube erfährt das Abwasser im Tropfkörper eine anaerob-aerob biologische Nachbehandlung (. Abb. 3.82). Es sickert gleichmäßig verteilt über eine mind. 1,50 m hohe Packung aus grobporigem Brockenmaterial. Dabei sorgen auf Luftsauerstoff angewiesene (aerobe) Mikroorganismen für den Abbau restlicher im Wasser gelöster Schmutzstoffe, Kolloide und Schwebstoffe. Sie bilden im Laufe der Zeit einen „biologischen Rasen“. Da die Sickerpackung i. d. R. wärmer als ihre Umgebung ist, stellt sich, infolge Kaminwirkung, ein ständiger Luftzug von unten nach oben ein. Ausreichende Lüftungsöffnungen sind daher vorzusehen. Als Füllstoffe haben sich Koks, Lavaschlacke und speziell hierfür entwickelte Kunststoffkörnungen bewährt. Gesteine neigen unter der Einwirkung aggressiver Abwässer dazu zu erodieren. Die unten einzubringende Stützschicht (Korngruppe 80/150) ist von Hand zu versetzen. Darüber wird lagenweise die Füllschicht (Korngruppe 40/80 und 16/40) eingebracht. Mindestvolumen der Füllung: 2 m³ (vgl. auch DIN 19 557). Es sollte bei der Anlage eines Tropfkörpers darauf geachtet werden, dass der sich unterhalb der Filterpackung absetzende Fein-

.. Abb. 3.82  Tropfkörper ohne Rückspülung im Anschluss an eine mechanische Reinigung. Verteilerrinnen o. ä. bewirken eine gleichmäßige Beschickung des Füllkörpers. Darauf angesiedelte Bakterien (biologischer Rasen) bauen restliche organische Schmutzstoffe ab. Ein stetiger Luftstrom durchlüftet den Füllstoffkörper. Der Boden des Tropfkörpers muss zugänglich und leicht zu reinigen sein sowie in seiner ganzen Ausdehnung Luft hindurchlassen

schlamm von Zeit zu Zeit ausgespült und mit Geräten gereinigt werden kann. Mehrtägige Betriebsunterbrechungen (Urlaubszeiten) führen zum Austrocknen und Absterben des biologischen Rasens, wiedereinsetzende Befeuchtung zur Bildung neuer Schichten biologischen Bewuchses. Wiederholt sich dieser Vorgang mehrmals, hat dies zur Folge, dass die luftführenden Hohlräume zuwachsen und die Füllstoffe ausgewechselt werden müssen. DIN 4261 empfiehlt daher Anlagen mit Rückspülung. Tropfkörper mit Rückspülung leiten mehrmals täglich Wasser aus der Nachklärung in die Vorklärung der Anlage (Mehrkammergrube) zurück. Infolgedessen fließt dem Tropfkörper die gleiche Menge aus der Vorklärung zu. Der biologische Abbau von Schmutzstoffen wird auf diese Weise intensiviert und der biologische Rasen auch über längere Perioden ohne Abwasserzuflüsse lebensfähig erhalten. Ein Schaltschrank (ca. 20/20/10 cm) ist innerhalb eines nicht nur gelegentlich begangenen Raumes, z. B. einer Garage, unterzubringen. Belebungsanlagen kommen bei etwa  20  Einwohnergleichwerten oder weniger in Betracht. Sie bestehen aus Mehrkammerabsetz- oder Ausfaulgruben, Belebungs- und Nachklärbecken, in denen Abwasser und aerob belebter Schlamm von Belüftungs- und Pumpaggregaten belüftet und umgewälzt

3

138

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

625

1

80

Ü sc bers hla ch mm uss -

2

5 4

3 3

5

1

Vorklärbecken

2

6 7

DN 150

3

7

6

8

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

8 NACHKLÄRUNG

VORKLÄRUNG

10 11

Belebter Schlamm

Zulauf

4

9

Belüftung

Schlammentnahme

Zulauf 1 2 3 4

Speicherraum - max. Wassertiefe Speicherraum - min. Wassertiefe Tropfkörper Prallplatte

Ablauf 5 6 7 8

Sprühteller Pumpe 1 Pumpe 2 Pumpe 3

.. Abb. 3.83  Tropfkörper mit Rückspülung nach Werkbild der Fa. Kordes. Das unterhalb der Tropfkörperpackung anfallende Wasser wird in einen Nachklärraum und von dort aus periodisch in die Vorklärung zurückgepumpt. Da der biologische Rasen auf diese Weise ständig feucht gehalten wird, ist die Funktionsfähigkeit der Anlage auch nach wochenlanger Belastungsunterbrechung nicht beeinträchtigt. Ein Schwimmerschalter wacht darüber, dass der untere Wasserspiegel nicht bis zum Füllstoffrost ansteigt und damit die Luftzirkulation unterbindet. Defekte in der Pumpenanlage setzen eine Warnanlage in Betrieb

werden. Die im sog. Belebtschlamm enthaltenen, auf diese Weise reichlich mit Luftsauerstoff versorgten Mikroorganismen wandeln in relativ kurzer Zeit die Schmutzstoffe des Abwassers in geruchlose Gase und stabilisierten, also nicht mehr fäulnisfähigen, Schlamm um. Kleinbelebungsanlagen werden vornehmlich aus typisierten Stahlbeton-Fertigelementen erstellt. Oberhalb der unterirdisch anzuordnenden Beckenanlage sind Gebläse (Kompressor) sowie ein Schaltschrank mit Zeitschaltuhr und Betriebsstundenzähler so vorzusehen, dass eine tägliche Sichtkontrolle der Warnanlage (Störlampe o. ä.) möglich ist. In der Regel ist mit der Herstellerfirma ein Wartungsvertrag abzuschließen. Tauchkörper bewirken in Verbindung mit einer vorangegangenen mechanischen Reinigung ebenfalls eine biologische Abwasserreinigung. Die für einen aeroben Abbau von Schmutzstoffen erforderlichen Kleinstorganismen befinden sich auf rotierenden Scheiben, die abwechselnd mit Luft und dem Abwasser in Berührung gebracht werden.

Belebungsbecken

Nachklärbecken

.. Abb. 3.84  Funktionsschema einer Belebungsanlage. Das im Vorklärraum von Grob- und Schwimmschlammstoffen befreite, mechanisch gereinigte Abwasser wird im Belebungsraum mittels Gebläse künstlich belüftet und so mit Sauerstoff angereichert. Gleichzeitig findet eine intensive Durchmischung mit Belebtschlamm (Bakterien und Protozoen in Flockenform) statt. Nach dem Nachklärbecken verlässt das Abwasser biologisch geklärt die Anlage. Überschussschlamm wird dem System entzogen

zz Einleitung der Abwässer in den Untergrund

Steht ein Vorfluter zur Einleitung von Abwässern nicht zur Verfügung, muss der Boden des Grundstücks das anfallende Wasser aufnehmen, vorausgesetzt, er ist dazu in der Lage. Auch darf der Grundwasserstand nicht zu hoch liegen, denn die nach unten sinkenden Abwässer sollen nach Passieren einer ausreichend langen Strecke in filterfähigem Boden bereits hinlänglich gereinigt dem Grundwasser zufließen. Klüftiger Untergrund ist im Regelfall nicht filterfähig, weil dort das Abwasser verhältnismäßig rasch Spalten und Hohlräume durchströmen kann. Für die Einleitung von Abwässern in den Untergrund stehen mehrere Verfahren zur Verfügung: die Untergrundverrieselung mit flächenhafter Versickerung über ein Rieselrohrnetz und Sickerschächte mit punktförmiger Abwasserversickerung (. Abb. 3.87); darüber hinaus eine Versickerung über Rigolen, Mulden und Teiche (▶ Abschn. 3.1.20). Die Untergrundversickerung erfolgt durch einen Versickerungsgraben (linienförmige Versickerung) oder eine Versickerungsgrube (punktförmige Versickerung). Die Untergrundverrieselung entspricht in ihrer Anlage den zuvor beschriebenen Filtergräben, jedoch ohne Abflussmöglichkeit in einen Vorfluter. Im Anschluss an eine anaerobe Vorbehandlung in Mehrkammer-Ausfaulgruben wird das Abwasser einem Dränsystem zugeleitet, welches sich dicht unter der Erdoberfläche befindet, so dass Pflanzen vom absickernden Wasser profitieren können. Beim Absinken des Wassers im Erdreich erfährt das Abwasser durch teils anaerobe, teils aerobe wie auch durch physikalisch/chemische Vorgänge eine nachträgliche Aufbereitung. Als Rohrleitungen für das Dränsystem geeignet sind: Kunststoffrohre nach DIN 1187, Form A (gewelltes Rohr) in Stangen und Form B (glattes Rohr), Kunststoffrohr nach DIN EN 1401 mit Wassereintrittsschlitzen von 1,4–2,0 mm Breite, Dränrohre aus Ton nach DIN 1180 (stumpf gestoßen).

-

139 3.2 • Kleinkläranlagen

Verteilerkammer ggf. mit Vorrichtung zur stoßweisen Beschickung

50

60

Verfüllung ggf. Sperrschicht Feinkies 2-8 mm

60

100

10 30

1:500

Verteilerschacht

höchster Grundwasserstand

Mehrkammerausfaulgrube

_ 30,00 > .. Abb. 3.85  Untergrundverrieselung im Anschluss an eine mechanische Reinigung des Abwassers. Eine in der Verteilerkammer befindliche Vorrichtung zur stoßweisen Beschickung der Sickerleitungen stellt sicher, dass die Abwässer auch bis in die Endstrecken der Sickerstränge gelangen. Die Rohrleitungen sind auf einer mind. 10 cm dicken Schicht aus 2–8 mm Feinkies zu verlegen und danach in einer mind. 30 cm dicken Filterpackung einzubetten

Als Mindestrohrweite sollten 100 mm vorgesehen werden. An den Enden der Sickerstränge sind Lüftungsrohre anzuordnen und gegen Eindringen von Fremdkörpern zu schützen. Auf gleicher Höhe liegende Rohrstrangendungen können eine gemeinsame Lüftung mit einem Gesamteintrittsquerschnitt von mind. 175 cm² (DN 150) erhalten. Untergrundverrieselungs-Anlagen setzen eine ausreichend große, unbebaut bleibende Grundstücksfläche in hinreichend ebenem und aufnahmefähigem Gelände ohne Baumbestand voraus. Wurzeln von Bäumen und größeren Sträuchern können im Laufe der Zeit in die Dränstränge eindringen und Verstopfungen herbeiführen. In Hanglagen sind erforderlichenfalls Absturzschächte einzubauen. Eine Erweiterung des Rieselnetzes sollte möglich sein. Sickerschächte zum Versenken des Abwassers in den Untergrund haben brunnenähnlichen Charakter bei umgekehrter Anwendung. Die Art der Vorbehandlung wird von der Behörde von Fall zu Fall festgelegt. Sickerschächte haben im Bereich aufnahmefähiger Bodenschichten wasserdurchlässige Wandungen. Ihr kleinster innerer Durchmesser beträgt 1 m. Die erforderliche nutzbare Sickerfläche, d. h. die Summe der im sickerfähigen Erdreich liegenden durchlässigen Bodenund Wandflächen, ist aufgrund örtlicher Gegebenheiten und Erfahrungen zu ermitteln. Liegen keine örtlichen Erfahrungen vor, ist je Einwohner mindestens 1 m² Sickerfläche anzunehmen. Der Sickerschacht erhält eine Füllung aus Feinkies und darauf eine 50 cm hohe Sandschicht, die durch eine Prallplatte vor Ausspülungen geschützt wird. Es empfiehlt sich, zwischen Zulaufrohr und Prallplatte ausreichend Abstand und damit eine Pufferzone für Stoßzeiten vermehrten Wasseranfalls vorzusehen. Als Mindestabsturz sollten 20 cm vorgesehen werden. Um die Sickerwirkung zu erhöhen, sollte nach Erstellen des Sickerschachtes die Baugrube ebenfalls mit

.. Abb. 3.86  Untergrundverrieselung in hängigem Gelände. Die Rieselstränge werden parallel zu den Höhenlinien geführt. Bei ausgedehnten Verrieselungsanlagen sind ggf. Haupt- und Unterverteilungsschächte vorzusehen. Leitungen in einem Steilgefälle erhalten wasserundurchlässige Wandungen

Feinkies verfüllt werden. Eine Verbreiterung der Grube zur Vergrößerung der Sickerfläche empfiehlt sich i. A. und sollte aus Gründen des Grundwasserschutzes einem Tieferlegen der Schachtsohle vorgezogen werden. Ein Mindestabstand von 1,50 m zwischen Prallplatte (= Oberkante Filterschicht) und dem höchsten Grundwasserstand soll nicht unterschritten werden. Bodenschichten, die das Grundwasser schützen, dürfen nicht durchstoßen werden. Ein Versenken ohne ausreichende Filterschicht unmittelbar in das Grundwasser oder in einen klüftigen Untergrund ist unzulässig. In einigen Bundesländern ist die Einleitung von Schmutzwasser über Sickerschächte in den Untergrund nicht bzw. nur nach vorheriger Behandlung in einer biologischen Anlage mit Abwasserbelüftung (Tropfkörper mit Rückspülung oder Belebungsanlage) zugelassen. Dagegen ist die Ableitung von Regenwasser in Sickergruben bzw. Sickerschächte im Sinne eines ökologisch abgestimmten Wasserhaushaltes erwünscht und kann behördlicherseits auch zur Auflage gemacht werden (siehe unter ▶ Abschn. 3.1.20). zz

Pflanzenbeete

Großflächige biologische Verfahren der Abwasserbehandlung in Form von Pflanzenbeeten mit oder ohne Überstau (Pflanzenteiche) sind im Arbeitsblatt DWA-A 262 „Grundsätze für Bemessung, Bau- und Betrieb von Pflanzenkläranlagen mit bepflanzten Bodenfiltern zur biologischen Reinigung kommunalen Abwassers“ beschrieben. Voraussetzung für den Einsatz einer Pflanzenbeetanlage ist eine einwandfrei arbeitende mechanische Vorreinigung, i. d. R. in einer Mehrkammerausfaulgrube nach DIN 4261-1. Die daran anschließende Pflanzenbeetanlage gibt es in vielfältigen Systemvarianten in konzeptioneller, baulicher und betrieblicher Hinsicht:

3

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

140

1

1

2

2

6

≥ 20

≥ DN 100

3 4

≥ 50

3

4

5

5 ≥ 1,50

6 7 8

≥ 1,00

Höhster Grundwasserstand

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

1 Deckel mit Lüftungsöffnungen 2 Schmutzfänger 3 Prallplatte

60

4 Sand 5 Feinkies 6 Verfüllung

.. Abb. 3.87  Sickerschacht für vorbehandeltes Schmutzwasser. Die Bemessung erfolgt nach örtlichen Erfahrungswerten

-

Bodenkörper: Schotter, Kies, Split, Sand, Schluff, Lehm, Mutterboden; Zumischungen aus Eisenspänen, Blähton usw. in homogener oder in Fließrichtung abgestufter Form. Beschickung: kontinuierlich oder intermittierend, bei mehreren Beeten auch alternierend über Rinnen, Gräben, Rohre. Gefälle: Sohl- und Oberflächengefälle in oder gegen Fließrichtung. Strömung: horizontal oder vertikal, einsickernd oder flach überstauend. Bepflanzung: Mono- oder Mischkulturen aus Rohrkolben (Typha), Wasserschwertlilien (Iris), Binsen (Juncus, Schoenoplectus), überwiegend aber Schilf (Phragmites australis).

Die Klärwirkung von Pflanzenbeetanlagen beruht bei allen Systemen im Wesentlichen auf sich bildenden Ansammlungen von Mikroorganismen in den durchflossenen Anlageteilen. Entscheidend ist ein möglichst hoher Sauerstoffeintrag in die Anlage. Der Boden soll ausreichend porig bzw. wasserdurchlässig sein. Andernfalls kommt es zur Bildung von Fließrinnen und entsprechend verkürzter Verweilzeit. Dass Wurzeln von Wasserpflanzen eine höhere Wasserdurchlässigkeit in bindigen Böden bewirken, konnte bisher nicht belegt werden. Die im Wasser mitgeführten Schmutzstoffe beeinträchtigen im Laufe der Zeit die Funktionsfähigkeit einer An-

.. Abb. 3.88  Sickerschacht für Regenwasser. Die Filterfüllung im Schacht entfällt zugunsten einer Raumreserve zur Abpufferung größerer Regenwassermengen. Geringere Wassermengen tropfen dicht über der Prallplatte ab. Der Boden erhält eine von Zeit zu Zeit zu erneuernde Sauberkeitsschicht. Prallplatte und senkrechtes Rohrteil können entfallen, wenn der Schachtboden anstelle von Kies eine Schotterschicht erhält

lage. Eine periodische Entschlammung wie bei herkömmlichen Kläreinrichtungen sollte daher möglich sein. Pflanzenbeete müssen nach unten und seitlich hinreichend dicht sein, mit einem ausreichenden Abstand zum höchsten Grundwasserstand. Sofern keine abdichtende Bodenschicht (Lehm) vorhanden ist, werden auch abdichtende Folien (PE) verwendet. Bewährt hat sich eine Anordnung mehrerer hintereinander geschalteter Beete/Teiche mit Versickerung im letzten Beet/Teich bzw. Einleitung in ein Gewässer. Gerechnet werden bei Pflanzenbeeten mind. 5 m²/E, bei pflanzenbewachsenen Teichen mind. 10 m²/E, mind. aber 25 m². Die Beschickung soll 40 l/m² · d nicht übersteigen. Als Abstand zu bewohnten Gebäuden sollten mindestens 25 m vorgesehen werden. Pflanzenbeetanlagen bzw. Abwasserteiche kommen jeweils nur für eine größere Anzahl von Abwassereinleitern (ca. 50–1.000 Einwohnergleichwerte) in Betracht, kaum für einzelne Bauvorhaben. Die Betreiber müssen bereit sein, die Risiken des Verfahrens zu tragen und ggf. erforderlich werdende Nachrüstmaßnahmen vorzunehmen. zz Kleinkläranlagen in der Planung

Kleinkläranlagen sind genehmigungspflichtig. Klärverfahren und Vorflutverhältnisse sollten frühzeitig mit der Bauaufsicht und der Wasserbehörde erörtert werden. Steht kein Vorfluter zur Verfügung, geben Probeschachtungen mit Sickerproben, gegebenenfalls auch Umfragen in der Nachbarschaft des Baugrundstückes, Aufschluss über die Grundwasserverhältnisse und die Aufnahmefähigkeit des Bodens. Im ungünstigsten Fall muss von einem Bauvorhaben abgesehen werden. Wenn bei einem Bauvorhaben feststeht, dass in absehbarer Zeit (ca.

141 3.3 • Gebäudedränung

5 Jahre) der Anschluss an eine Vollkanalisation erfolgt, kommt meist eine Mehrkammer-Ausfaulgrube in Verbindung mit einer Untergrundverrieselungsanlage in Betracht bzw., wenn in ein Gewässer eingeleitet werden kann, die Kombination Mehrkammer-Ausfaulgrube und Filtergräben. Ist ein Anschluss der Entwässerung an eine öffentliche Kanalisation in absehbarer Zeit nicht gewährleistet, wird i. d. R. eine Anlage mit Abwasserbelüftung (Tropfkörper oder Belebungsanlage) in Verbindung mit einer Verrieselungsanlage, ggf. auch Filtergräben zur Auflage gemacht. Die Mindestlänge der angeschlossenen Verrieselungs- oder Sickerstränge kann in diesem Falle oft, mit behördlicher Zustimmung, sehr viel kürzer angesetzt werden, z. B. mit 1/3 der sonst erforderlichen Länge. Die bauaufsichtlichen Anforderungen an Kleinkläranlagen sind regional sehr unterschiedlich. Von Gebäuden sowie von vorhandenen oder geplanten Wassergewinnungsanlagen ist ein so großer Abstand einzuhalten, dass Beeinträchtigungen nicht zu befürchten sind: ca. 15 m zu Brunnen oder oberirdischen Gewässern, ca. 5 m zu Öffnungen von Aufenthaltsräumen, ca. 2 m zu Gebäuden, ca. 3 m zu Nachbargrenzen.

---

Die angegebenen Abstände sind nicht bundeseinheitlich. Für Schutzbereiche von Wassergewinnungsanlagen und Heilquellen gelten außerdem besondere Bestimmungen. 3.3

Gebäudedränung

Abdichtungen von Kelleraußenwänden gem. DIN  18  195 „Bauwerksabdichtungen“ sind in den meisten Fällen mit Dränmaßnahmen gem. DIN 4095 zu verbinden, um hydrostatisch drückende Wasseransammlungen und daraus resultierende, meist schwer lokalisierbare Feuchte- und Nässeschäden an den Innenseiten der Außenwände wirksam zu verhindern, . Abb. 3.89. In DIN 4095 „Dränung zum Schutz baulicher Anlagen“ sind Beispiele zur Ausbildung und Bemessung von Dränungen für den Regelfall aufgeführt. Bei vom Regelfall abweichenden Bedingungen sieht die Norm vor, dass ein besonderer Nachweis zu führen ist (Sonderfall). Dieser ist i. d. R. von einem Fachingenieur zu führen. Dies betrifft vor allem Gebäude einer Grundfläche über 200 m², für die gem. DIN 4095 eine Flächendränage vorzusehen ist. Bauaufsichtlich eingeführt ist die Drännorm bisher in keinem der Bundesländer. DIN 4095 versteht sich als Grundlage für Planung, Bemessung und Ausführung von Dränmaßnahmen vor Außenwänden, unter Bodenplatten und auf erdüberschütteten Decken. Letztere fallen verhältnismäßig selten an und werden hier nicht weiter beschrieben, um den vorgegebenen Rahmen einhalten zu können. Dränungen bestehen aus künstlichen Hohlräumen zur Bodenentwässerung vor Bauteilen. Sie sollen das Entstehen von drü-

A

B .. Abb. 3.89  Bei Hanglagen oder bindigen Böden sind prohibitiv Dränungen vorzusehen, um Sickerwasser aus dem Bereich der Kelleraußenwände abzuleiten. A in hängigem Gelände gelangt Oberflächenwasser bergseitig vor das Gebäude und sammelt sich dort an. Auch angeschnittene wasserführende Schichten leiten dem Gebäude Wasser zu. B bei schwer durchlässigen Böden sinkt Niederschlagswasser im vergleichsweise lockeren Verfüllbereich der Baugrube nach unten und kann bei entsprechender Stauhöhe hydrostatischen Druck auf die Kellerwände ausüben. Erst mit allmählichem Setzen der Baugrubenverfüllung klingt im Laufe der Zeit der Wasserstau ab

ckendem Wasser (Stauwasser) verhindern. Stauwasser kann sich sowohl in hängigem Gelände als auch bei bindigen Böden (Ton, Lehm, Mergel), wasserführenden Schichten oder im Grundwasserbereich einstellen. Da im letzteren Falle erhebliche Sicherungsvorkehrungen zu treffen sind, bleiben Planungen von Dränungsmaßnahmen in Bereichen zeitweilig hohen Grundwasserstandes i. d. R. Fachingenieuren vorbehalten und werden daher hier ebenfalls nicht weiter behandelt. Die Wasserableitung erfolgt über wasseraufnehmende Sickerschichten und Dränrohre, wobei erodierende Bodenteilchen durch Verwendung von Materialien mit Filtereigenschaften weitgehend zurückgehalten werden sollen. zz Festlegung von Dränmaßnahmen

Ausschlaggebend ist der zu erwartende Wasseranfall. Aus einer trockenen Baugrube kann nicht mit Sicherheit geschlossen werden, dass sich Dränmaßnahmen erübrigen. Regen, Schneeschmelze und Grundwasserschwankungen können zu einem anderen Zeitpunkt eventuell einen größeren Wasseranfall bewirken. Der höchste Grundwasserspiegel ist ggf. durch Schürfungen oder Bohrungen zu ermitteln. Ob vor Außenwänden eine Dränung vorzusehen ist, hängt, abgesehen von der Topographie (Hanglage oder ebenes Grundstück), von der Schichtung und Durchlässigkeit des Bodens ab. DIN 4095 unterscheidet 3 Fälle (. Abb. 3.90): Fall A: Bodenfeuchtigkeit in stark durchlässigem Boden. Betrifft nichtbindige Böden wie Sand und Kies. Diese

-

3

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

142

1 2 3

Grundwasser

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

A

B

C

.. Abb. 3.90  Fälle zur Festlegung einer Dränung. Dargestellt gem. DIN 4095. A Bodenfeuchtigkeit in stark durchlässigem Boden. Eine Dränung kann entfallen. B Stau- und Sickerwasser in schwach durchlässigen Böden. Dränung erforderlich. C  Grundwasserandrang. Die gegen Druckwasser erforderlichen Abdichtungsmaßnahmen (Wanne o. ä.) machen eine Dränung überflüssig.

sind für tropfbar flüssig anfallendes Wasser so durchlässig, dass es bis zum Grundwasser absickern kann, ohne sich aufzustauen, auch bei starken Niederschlägen. Dränmaßnahmen kommen nur für Hanglagen in Betracht. Fall B: Anfallendes Sicker- und Schichtenwasser. Kann über eine Dränung beseitigt werden, um sicherzustellen, dass auf die Abdichtung der Kelleraußenwand kein Wasserdruck einwirkt. Betrifft bindige Böden wie z. B. Lehm, Mergel oder Ton. Fall C: Drückendes Wasser infolge (zeitweilig) hohen Grundwasserstands. Die erforderlich werdende wannenartige Druckwasserabdichtung macht eine Dränung überflüssig, bzw. kann erforderlich werden, wenn eine Ableitung anfallenden Wassers über eine Dränung nicht möglich ist.

-

Ein gewisser Zusammenhang besteht zwischen diesen 3 angenommenen Sicker- bzw. Stauwasserfällen der DIN 4095 und den in der Abdichtungsnorm festgelegten 3 Abdichtungsausführungen: DIN 18 195-4 Abdichtungen gegen Bodenfeuchte. DIN 18 195-5 Abdichtungen gegen nicht drückendes Wasser. DIN 18 195-6 Abdichtungen gegen von außen drückendes Wasser.

--

Sofern Dränmaßnahmen erforderlich werden, ist ein ringförmig die Gebäudefundamente umschließendes Rohrsystem, eine Ringdränage (. Abb. 3.92, 3.93 und 3.94) anzustreben. Auch eine Flächendränung in Form einer Kiesfilterschüttung unter der Bauwerkssohle mit oder ohne Rohrdränung kann ggf. zweckmäßig sein. Begriffliche Einteilung von Schichten, die vor Gebäuden und unter Gebäudesohlen einzubauen sind: Sickerschicht. Leitet anfallendes Wasser aus dem Bereich des erdberührten Bauteils (z. B. Kellerwand) ab.

-

-

Filterschicht. lst der Sickerschicht vorgeschaltet und soll das Einschlämmen von Bodenteilchen verhindern. Dränschicht. Oberbegriff für Filterschicht und Sickerschicht bzw. filterfester Sickerschicht (Mischfilter). Mischfilter. Kiessand-Schicht abgestufter Körnung. Übernimmt sowohl Sicker- als auch Filterfunktion. Stufenfilter. Besteht aus mehreren (i. d. R. aus zwei mineralischen) Filterschichten unterschiedlicher Durchlässigkeit. Schutzschicht. (Schrammschutz). Schützt die Abdichtung der Wände vor mechanischer Beschädigung. Eine Dränschicht kann gleichzeitig Schutzschicht sein.

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zz Ringdränagen

Dränagen vor Gebäudeaußenwänden bestehen aus: der vertikalen Sickerschicht, die vor der Gebäudeaußenwand anfallendes Wasser flächig aufnimmt und nach unten ableitet, einer Filterschicht vor der Sickerschicht (sofern die Sickerschicht selbst nicht ausreichend filterstabil ist); sie soll das Eindringen erodierter Bodenfeinteile verhindern bzw. verzögern, dem Dränrohr, umgeben von einer wasserdurchlässigen Sickerpackung, Sammelschacht und Spülrohren, Vorflut- bzw. Versickerungsanlage. Die für die einzelnen Bauteile infrage kommenden Materialien sind in . Tab. 3.32 aufgeführt. Gem. DIN 4095 muss ihre Eignung jeweils nachgewiesen werden. Hiervon ausgenommen sind für den Regelfall die nachfolgend angeführten Schüttungen aus mineralischen Stoffen, aufgelistet unter . Tab. 3.32 (gem. . Tab. 11, DIN 4095). Schüttungen aus Sand, Kies, Kiessand werden entweder als Misch- oder Stufenfilter hergestellt (siehe auch . Tab. 3.34 und . Abb. 3.91):

3

143 3.3 • Gebäudedränung

.. Tab. 3.32  Eine Übersicht über Baustoffe für Dränanlagen gem. DIN 4095, Tab. 11 Bauteil

Art

Material, Baustoff

Filterschicht

Schüttung

Mineralstoffe (Sand, Kiessand)

Geotextilien

Filtervlies (z. B. Spinnvlies)

Schüttung

Mineralstoffe (Kiessand, Kies)

Einzelelemente

Dränstein (z. B. aus haufwerksporigem Beton) Dränplatten (z. B. aus Schaumkunststoff ) Geotextilien (z. B. aus Spinnvlies)

Schüttungen

Kornabgestufte Mineralstoffe Mineralstoffgemische (z. B. Kiessand, Körnung 0/8 mm, Sieblinie A 8 nach DIN 1045) oder Körnung (0/32 mm, Sieblinie B 32 nach DIN 1045) und DIN EN 12 620

Einzelelemente

Dränstein (z. B. aus haufwerksporigem Beton, ggf. ohne Filtervlies) Dränplatten (z. B. aus Schaumkunststoff, ggf. ohne Filtervlies)

Verbundelemente

Dränmatten aus Kunststoff (z. B. aus Höckerprofilen mit Spinnvlies, Wirrgelege mit Nadelvlies, Gitterstrukturen mit Spinnvlies)

gewellt oder glatt

Beton, Faserzement, Kunststoff, Steinzeug, Ton mit Muffen

gelocht oder geschlitzt

allseitig (Vollsickerrohr) seitlich und oben (Teilsickerrohr)

mit Filtereigenschaften

Kunststoffrohre mit Ummantelung Rohre aus haufwerksporigem Beton

Sickerschicht

Dränschicht

Dränschicht

-

Mischfilter vor Wänden bestehen aus einem kornabgestuften Material ausreichender Filterstabilität entsprechend der Filterregel von Terzaghi2. Zum einen soll ein möglichst großes Porengefüge den Wasserzutritt begünstigen, zum anderen das Einschlämmen von feinsten Bodenteilen aus dem angrenzenden Erdreich weitgehend verhindert werden. In Betracht kommen z. B. Kiessand der Körnung 0/8 mm, Sieblinie A 8 nach DIN 1045, Kiessand der Körnung 0/32 mm, Sieblinie B 32 nach DIN 1045. Als Mindestdicke sind 50 cm anzunehmen, damit bei einer auf Dauer unvermeidlichen Verschlammung durch eingeschlämmte feinschluffige Bodenteilchen eine funktionsfähige Sickerschicht verbleibt. Stufenfilter vor Wänden aus mineralischen Schüttungen bestehen aus einer mind. 20 cm dicken Sickerschicht der Körnung 4/16 mm und einer davor angeordneten mind. 10 cm dicken Filterschicht der Körnung 0/4 mm (0/4a). An die Stelle der Filterschicht aus Sand kann auch ein geeignetes Filtervlies, z. B. Spinnvlies, treten. Die Sickerschicht sollte dann aus einer Körnung 8/16 mm bestehen (siehe DIN EN 12 620).

-

2

Nach dieser Regel darf der Durchmesser, der mit 15 Gew.-% vertretenen Korngröße nicht größer als der 4-fache Durchmesser, der mit 85 % vertretenen Korngröße der abzufilternden Schicht sein. Das Filtermaterial soll gleichmäßig gestuft und im Verlauf der Körnungskurve der des abzufilternden Bodens ähnlich sein.

1

2

50

3

10 20

4 5

20

1 Körnung 0/8 mm (Sieblinie A 8) nach DIN 1045 oder Körnung 0/32 mm (Sieblinie B 32) nach DIN 1045 2 Filterschicht Körnung 0/4 mm (0/4a) nach DIN 4226-1 3 Sickerschicht Körnung 4/16 nach DIN 4226 T-1 4 Filtervlies 5 Körnung 8/16 nach DIN 4226 T-1 .. Abb. 3.91  Beispiel für die Ausführung senkrechter Dränschichten aus mineralischen Baustoffen (Kies, Kiessand) vor Wänden gem. DIN 4095, Tab. 6 für den Regelfall. Angegeben sind die Mindestdicken in m. Ein besonderer Nachweis erübrigt sich, wenn die nachfolgend aufgeführten Bedingungen erfüllt sind (es liegt dann ein Regelfall vor): – Gelände: eben bis leicht geneigt. – Boden: schwach durchlässig. – Einbautiefe: bis 3 m. – Gebäudehöhe: bis 15 m. – Länge der Dränleitung zwischen Hoch- und Tiefpunkt: bis 60 m. – Durchmesser der Dränleitung: 10 cm

144

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

1

Traufsteinstreifen aus Kieseln 32 - 63 mm

2

Mutterboden

≥ 10 ≥ 20

3 4

Verfüllung Schutzschicht (Schrammschutz)

6

Verfüllung

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Filterschicht Sand- Körnung 0/4 mm N. DIN EN 12 620-1

Mischfilter aus Kiessand Körnung 0/8 mm Sieblinie A 8 nach DIN 1045 oder Kiessand körnung 0/32 mm Sieblinie B 32 nach DIN 1045

Sickerschicht Kiessand Körnung 4/16 mm N. DIN EN 12 620-1

≥ 15

5

Bindiger Boden

≥15 ≥ 50

Alternative Filtermatte

Alternative Magerbetonbettung

.. Abb. 3.92  Ringdränung mit Mischfilter, z. B. Betonierkies der Sieblinie B 32 nach DIN 1045

.. Abb. 3.93  Ringdränung mit Stufenfilter (abnehmende Korngröße von innen nach außen)

Bei der Verfüllung des Arbeitsraumes ist die äußere Kellerwandabdichtung („Isolierung“) durch spitze Gegenstände (Bauschutt, zerbrochene Flaschen) in hohem Maße gefährdet. Es empfiehlt sich daher, die abgedichtete Kelleraußenwand mit einer Schutzschicht (Schrammschutz) zu versehen, sofern nicht bereits Sickerwände, Dränmatten o. ä. diese Funktion übernehmen. Dränplatten aus geschäumtem Kunststoff sind leicht zu verarbeiten und preisgünstiger als mineralische Schüttungen. Sie werden mit versetzten Fugen punktweise auf die Bauwerksabdichtung aufgeklebt. Das Aushubmaterial kann ohne zusätzliche Maßnahmen (Schutzschicht o. ä.) bis vor die Dränplatten eingebracht werden. Produktionsspezifisch fällt ihre Fähigkeit, Wasser abzuleiten, unterschiedlich aus (ggf. erforderlich bis zu 0,30 l/s · m, siehe . Tab. 3.35). Ihre Eignung ist vom Hersteller nachzuweisen. Bei größerer Kellertiefe sind Dränplatten wegen der erddruckbedingten Stauchung den Herstellerangaben entsprechend dicker zu dimensionieren, ggf. auch zweilagig einzubringen. Dabei ist das Zeitstandverhalten zu berücksichtigen. Ab etwa 4–6 m Einbautiefe verringert sich bei den preisgünstigeren Polystyrol-Dränplatten wie auch bei den Dränmatten die Wasserdurchlässigkeit infolge erddruckbewirkter Stauchungen erheblich. Es werden unterschiedliche Varianten von Dränplatten genutzt: Sickerplatten aus expandierten Polystyrolkügelchen (EPS) gleichen Durchmessers sind extrem wasserdurchlässig, aber nur begrenzt filterstabil, so dass sie außenseitig stets mit einem Filtervlies versehen werden sollten. Obgleich sie wärmedämmend wirken, dürfen die 5 und 6,5 cm dicken Platten bei einer

Wärmeschutzberechnung nicht in Ansatz gebracht werden, da sie zeitweilig ganz oder teilweise von Wasser durchflossen sind. Bitumengebundene EPS-Platten (stets dunkle Kugeloberflächen) sind thermisch verfestigten Platten (meist weiße, aber auch dunkle Kugeloberflächen) qualitativ überlegen (Wasseraufnahmevermögen und Zeitstandverhalten). Sickerplatten aus extrudiertem Polystyrolhartschaum mit außen eingefrästen Dränagerillen und einem aufkaschierten Filtervlies führen Sickerwasser über die senkrecht anzuordnende Rillung ab. Infolge ihrer geschlossenzelligen Struktur nehmen die Platten kaum Feuchtigkeit auf und dürfen im Regelfall als sog. Perimeter-Dämmung bei der Wärmeschutzberechnung berücksichtigt werden. Für die U-Wert-Ermittlung entsprechend DIN  4108-2 werden jeweils 5 mm der Plattendicke von 5 cm, 6 cm oder 8 cm abgezogen. Dränmatten als Dränschichten (. Abb. 3.95) bestehen vorwiegend aus einem Kunststoffgitter bzw. Schlingengelege elastischer Kunststofffäden als Sickerschicht und einer Filterschicht aus zumeist einem Faservlies. Sie werden in Rollen von  20–30 m Länge geliefert, mit Bahnenbreiten von  1,0– 1,5 m. Um Kanten und Vorsprünge (Kellerlichtschächte) können sie problemlos verlegt werden. Die Dicke der unbelasteten Matten beträgt 10–30 mm. Dränmatten müssen in eingebautem Zustand noch eine ausreichende Restdicke aufweisen, damit eindringendes Wasser auch druckentspannt abrinnen kann. Zudem ist wie bei allen Kunststoffen das Zeitstandverhalten zu berücksichtigen, d. h. im Laufe der Zeit verringert sich die Restdicke weiter. Wegen des hohen Porenvolumens von Dränmatten (ca. 90 %) kann auf einen Nachweis ausrei-

3

145 3.3 • Gebäudedränung

1

Traufsteinstreifen aus Kieseln 32 - 63 mm

3

2 6

1

4

1 5 2 6

2 6

Mutterboden

Filtervlies Spülrohr EPS- Dränplatten

Filterstabiles Material z. B. Betonierkies Sieblinie B 32 nach DIN 1045

≥ 15

≥ 30

Verfüllung

.. Abb. 3.94  Drainagelage mit senkrechter Sickerschicht in Form von Dränplatten (Sickerplatten) aus expandierten Polystyrolkügelchen, punktweise vor die äußere Wandabdichtung geklebt. Die Platten sind relativ preisgünstig, Ieicht zu handhaben und bieten zusätzlich einen (nicht anrechenbaren) Wärmeschutz. Ihre Eignung, d. h. ausreichende Wasserdurchlässigkeit, ist vom Hersteller nachzuweisen. Je nach Einbautiefe ist, bedingt durch zunehmenden Erddruck, eine gewisse Querschnittsverminderung infolge Stauchung zu berücksichtigen. Zwischen Dränwand und Kiesschüttungen am Dränrohr ist oberhalb des Rohrscheitels eine Verbindung in mind. 30 cm Höhe herzustellen. Die an den Eckpunkten vorzusehenden Spülrohre DN ≥ 300 enden oben zweckmäßigerweise innerhalb eines Traufstreifens aus Kieseln

chender Wasserdurchlässigkeit i. d. R. verzichtet werden. lhr Verhalten unter Erddruck sollte jedoch überprüft werden. Dränmatten werden entweder stumpf gestoßen oder mit Überdeckung verlegt. Auf ein sattes Anliegen ist besonders an Knickpunkten zu achten. Bis zum Abschluss der Baugrubenverfüllung sollten sie oberhalb der Abdichtung mittels Lattung o. ä. provisorisch befestigt werden. Bauschutt oder scharfkantige Steine können, wenn sie zur Verfüllung des Arbeitsraumes verwendet werden, leicht die Dränmatten zerstören. Filtervliese (Geotextilien) aus Kunststoffen sollen in der Lage sein, ebenso wie Schüttungen entsprechender Körnungen, Feinstbestandteile aus der Baugrubenverfüllung oder dem Baugrund aufzuhalten, damit diese nicht in die Sickerschicht eindringen und im Laufe der Zeit die Hohlräume zusetzen können. An den Stößen sind Filtervliese mind. 10 cm zu überlappen und durch Verklammern oder Verkleben miteinander zu verbinden. Dränsteine als Sickersteine in Form von porösen hohlkörperbildenden Betonformsteinen oder -platten kommen für größere Einbautiefen in Betracht. Dränsteine und -platten bilden, trocken im Verband versetzt, senkrecht durchgehende Hohlräume zur Wasserableitung. Die meist aus Einkornbeton bestehenden Elemente haben gegenüber einem Feinstkorneintrag oft keine ausreichende Filterwirkung und sollten daher

50 u. 65 1 Filtervlies 2 Dichtung 3 Sickerplatte aus EPS

40 - 80

4,5 - 30

4 Sickerplatte aus extr. PS-Hartschaum 5 Dänmatte aus Wirrgelege 6 Wand

.. Abb. 3.95  Dränschichten aus Kunststoffelementen. Den jeweils vorliegenden Einflussgrößen entsprechend (Geländeneigung, Wasserandrang, Bodendurchlässigkeit, Einbautiefe usw.) sollte die Elementdicke unter Berücksichtigung der Herstellerangaben gewählt werden. Dabei ist zu beachten, dass Kunststoffelemente mit zunehmender Tiefe eine Stauchung erfahren. In eingebautem Zustand müssen sie noch eine ausreichende Restdicke aufweisen. Zudem ist zu berücksichtigen, dass sich die Restdicke im Laufe der Zeit weiter verringert

auf der Außenseite mit einem Filtervlies o. ä. versehen werden. Von oben oder durch defekte Fugen eindringende Bodenteile und Steine können den Wasserabfluss behindern. Großflächige Wellplatten aus bituminiertem Kunststoff oder Faserzement wie auch Trockenschichtungen aus Lochziegeln o. ä. wenig wasserdurchlässigen Bauteilen ohne Filterwirkung sind als Dränschichten ungeeignet. Sie können zur Wasserfalle geraten, wenn im Laufe der Zeit eingedrungene Fremdstoffe die Wasserableitung stellenweise behindern. Durchfeuchtungen des Kellermauerwerks im Bereich von Abdichtungsfehlstellen, Setz- oder Schwindrissen sind oft die Folge. Besonders gefährdet durch Einschwemmungen ist die Umgebung unterer, auf dem Fundamentvorsprung aufsitzender Plattenendungen. zz Obere und untere Endungen von Dränwänden

Am Fuße senkrechter Dränschichten sollte die das Dränrohr umhüllende Sickerpackung in ausreichender Anschlusshöhe (mind. 30 cm) ein Überleiten des im Dränwandbereich anfallenden Wassers zum Dränrohr hin erleichtern (. Abb. 3.94 und 3.100). Dränschichten sollten oben etwa 10–20 cm unter Oberkante Gelände enden. Sickerwände mit senkrechten Hohlräumen (z. B. aus Betonfiltersteinen) müssen oben eine Abdeckung erhalten, die mit Sicherheit ein Eindringen von Steinen und Erde in Sickerwandhohlräume ausschließt. Bei Hanglagen

146

1

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

Gelände

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

A

B

.. Abb. 3.96  Bei Sickerwänden sollte auf die obere Endung geachtet werden. A unterhalb der Geländeoberfläche endende Dränelemente aus Betonfiltersteinen müssen oben eine Abdeckung erhalten (Formsteine, Faserfliese), die verhindert, dass Bodenteile (Steine o. ä.) in die Hohlräume fallen. Die bei Hanglagen unregelmäßig endenden oberen Dränwandabschlüsse können z. B. von Randstreifen aus grobkörnigen Kieseln 32–63 ∅ abgedeckt werden. B Preisgünstige Wellplatten aus bituminierten Trägerplatten oder Faserzement können, da nicht wasserdurchlässig, vollwertige Sickerwände nicht ersetzen. Sie können zur Wasserfalle werden, wenn eingedrungene Bodenteile den Abfluss nach unten verhindern, zumal wenn die wasserundurchlässigen Platten auf dem Fundamentvorsprung aufstehen

muss sich die obere Abdeckung dem Geländeverlauf anpassen, wobei Abtreppungen auch seitlich gegen Eindringen von Bodenteilen zu schützen sind (. Abb. 3.96). Ein etwa 50 cm breiter und etwa 20 cm tiefer Randstreifen aus Kieseln von 32–63 cm hält Oberflächenwasser weitgehend vom Gebäude fern und verdeckt den oftmals unregelmäßig endenden oberen Abschluss von Sickerwänden. Zudem wirkt er als Spritzwasserschutz für den Gebäudesockel: aufprallender Regen wird diffus reflektiert und aggressive Huminsäure weitgehend vom Sockel ferngehalten. Dränrohre sollen einen lichten Mindestdurchmesser von 100 mm haben und in einem Gefälle von wenigstens 0,5 % bis 1 % verlegt werden. Ein gleichmäßiges Gefälle von 0,5 % gilt nur unter der Voraussetzung einer sorgfältigen Verlegung als ausreichend. Gefällelose Dränstränge eignen sich nur für kurze Leitungslängen bei relativ geringem Wasseranfall. Da die Wasserzuströmung auch von unten erfolgt, sollten Dränrohre allseitig wasseraufnahmefähig sein. Unterseitig nicht perforierte Rohre sind weniger leistungsfähig. Die gebräuchlichsten Dränrohrmaterialien: Gewellte Kunststoffrohre mit Wassereinlassöffnungen in den Wellentälern; lieferbar in Rollen von 50 m sowie in Stangenform. Rohre in Stangenform sollten bevorzugt werden, da bei den flexiblen, in Rollen gelieferten Rohren die Neigung besteht, sich wieder einzurollen. Infolgedessen ist ein gleichmäßiges Gefälle von 0,5 % ohne Muldenbildung bzw. Gegengefälle kaum erreichbar. Zudem ist die preisgünstige Standardausführung flexibler gewellter Dränrohre i. d. R. nur bei geringem Wasseranfall (unter 0,05 l/s · m, vgl. . Tab. 3.35) ausreichend wirksam. Die Aufnahmefähigkeit eines Dränrohres muss gewährleisten, dass sich Wasser nicht mehr als 20 cm über der Rohrsohle aufstaut. Stangenrohre mit einer gegenüber Standardrohren vergrößerten Anzahl von Wassereintrittsöffnungen bewältigen auch

-

einen mittleren und großen Wasserandrang (bis 0,30 l/s · m, ggf. auch darüber hinaus) ohne unzulässigen Aufstau. Muffenverbindungen, Abzweige, Bögen usw. gehören zum Programm der Hersteller. Nennweiten gem. DIN 1187: DN 100, DN 125, DN 160, DN 200. Glattwandige Dränrohre aus Kunststoff (in . Abb. 3.103 bzw. Bild 5, DIN 4095 angeführt) werden für normale Gebäudedränungen kaum verwendet (höherer Preis infolge dickerer Wandungen). Gelochte und geschlitzte Dränrohre aus Beton oder Steinzeug haben eine hohe Tragfähigkeit. Steinzeug ist zudem resistent gegenüber allen im Sickerwasser vorkommenden aggressiven Stoffen. Wegen der relativ großen Lochung empfiehlt sich eine Ummantelung aus Filtervlies. Teurer in Material und Verarbeitung als Kunststoffrohre. Dränrohre aus gebranntem Ton sind 33 cm lang und werden stumpf gestoßen verlegt oder besser mit wasserdurchlässigen gelochten Steckringen verbunden. Anfallendes Wasser gelangt nur über die Stöße in das Rohrinnere. Infolge der relativ großen Wassereintrittsöffnungen besteht bei stumpf gestoßenen Dränrohren ein größeres Risiko der Verschlammung durch einwandernde Bodenteilchen als bei Rohren mit gleichmäßig verteilten Öffnungen, insbesondere, wenn nachträglich die Lage der Rohre, z. B. bei den Verfüllungsarbeiten, verändert wird. Kaum noch für Gebäudedränungen verwendet.

-

zz Verlegung von Dränrohren (. Abb. 3.99)

Die Verlegung von Dränrohren soll im Allgemeinen entgegen der Fließrichtung, also von unten nach oben, erfolgen. Zuvor ist ein stabiles Rohrleitungsplanum im vorgesehenen Gefälle zu erstellen. Die Auflagerfläche der Rohre sollte gleichmäßig ausgebildet sein, ohne Hohlräume oder größere scharfkantige Steine, damit die dem Erddruck ausgesetzten Rohre nicht stellenweise durch extreme Punktlasten zerstört werden. Gegebenenfalls sind die Rohre in eine vorbereitete Bettung aus Magerbeton zu verlegen. Anschlüsse sind mittels Muffen und Kupplungen vorzunehmen, um die Überwachung und Reinigung der gesamten Dränleitungen zu ermöglichen. Das Dränrohr sollte allseitig mind. 15 cm von filterstabilem Sickermaterial umgeben sein (z. B. Betonierkies der Sieblinie B 32 nach DIN 1045), welches aufgrund seiner Porenstruktur Feinteile des anstehenden Bodens zurückhält. Filtermatten aus Faservlies, zwischen anstehendem bzw. verfülltem Boden und Sickerpackung zusätzlich eingebracht, verringern das Risiko einer allmählichen Verschlammung der Dränrohrleitungen. Geraten Dränstränge einschließlich ihrer Sickerpackung gefällebedingt unter die Fundamentsohlenebene, sollten in diesen Bereichen auch die Fundamente tiefer angelegt wer-

3

147

≥ 20

3.3 • Gebäudedränung

Fundamentabtreppung 0,5 - 1,0 cm/m Leitungslänge

Zur Versickerung DN 125 Kontroll- u. Spülrohre 300 0,5%

DN 100

Sammelschacht am Tiefpunkt 1000 300 0,5%

DN 100

DN 100

den, um Unterspülungen mit Sicherheit auszuschließen (. Abb. 3.97). Der Dränleitungsverlauf sollte frühzeitig unter Festlegung von Gefälle und Höhenlage geplant werden, da sich hieraus Konsequenzen für Baugrubenaushub, Fundamentabtreppungen, Kreuzungspunkte mit den Grundleitungen usw. ergeben. Dränstränge sollten möglichst als Ringleitung entlang der Außenfundamente verlaufen. Bei gegliederten Bauwerksgrundflächen ist ein größerer Abstand der Rohrstränge zu den Streifenfundamenten zulässig, sofern zwischen senkrechter Dränschicht und Dränleitung eine sickerfähige und filterfeste Verbindung sichergestellt ist (. Abb. 3.102). Nach ihrer Verlegung sind die Dränrohre durch gleichzeitigen beiderseitigen Einbau der Kiesüberdeckung gegen Lageveränderung zu sichern. Auf diese Weise wird auch verhindert, dass durch Regenfälle in Bewegung gesetzter Schlamm in die ungeschützten Leitungen eindringen kann. Bis 15 cm über Rohrscheitel ist die erste Lage von Hand leicht zu verdichten, darüber darf ein Verdichtungsgerät eingesetzt werden. Umgehend nach dem Einbau der Dränanlage sollte die Baugrube verfüllt werden, um zu verhindern, dass Bauschutt und Abfälle nachfolgender Gewerke dort eingefüllt werden und die Dränung beschädigen. Senkrechte Spülrohre von mind. 30 cm Querschnitt sollen gem. DIN 4095 an allen Knickpunkten von Dränrohrleitungen angeordnet werden. Sie ermöglichen das Spülen verschlammter Dränstränge mit Hilfe von Hochdruckspül- und Absauggeräten. Maximale Distanz untereinander beträgt 50 m. Spülrohre werden im Baustoffhandel vorwiegend als Fertigteilelemente aus Kunststoff, z. T. auch aus Beton angeboten. Die Kontrollschachtdeckel können 10–20 cm unter Erdgleiche enden. Darüber befindet sich meist der Traufstreifen aus Kieseln. Eine Verschlusssicherung kommt bei geländebündig angeordneten, und damit Kindern zugänglichen, Schachtdeckeln in Betracht.

.. Abb. 3.98  Schal-Drän-Element in Form eines Kastenhohlprofils an Stelle eines Schalbrettes. Wassereintrittsöffnungen befinden sich auf der Außenseite. Nur für rechteckige Bodenplatten ohne Versprünge geeignet. Systemintegrierte Spülrohre an den Eckpunkten gehören zum Programm der Hersteller. Ein Spülen mittels Hochdruckschlauch ist jedoch nicht möglich. Wie bei allen gefällelosen Systemen ist die Wasserableitfähigkeit begrenzt

0,5%

.. Abb. 3.97  Am höchsten Punkt des Dränrohrsystems sollte der Dränrohrscheitel nicht höher als Oberkante (OK) kapillarbrechende Schicht angeordnet werden. DIN 4095 sieht mind. 20 cm Höhendifferenz zwischen Rohrsohle und OK Rohbodenplatte vor. Auf keinen Fall darf der Rohrscheitel höher als OK Rohbodenplatte liegen. Um Ausspülungen im Fundamentbereich auszuschließen, sollte die Fundamentsohle dem Aushub für die Dränstrangeinbettung folgen

DN 100 300 Hochpunkt

0,5%

Kontroll- u. Spülrohre 300 SW RW

.. Abb. 3.99  Ringdränung. Bei unregelmäßigem Verlauf der Außenwände ist ein größerer Abstand der Dränrohre vom Gebäude vertretbar, sofern zwischen senkrechter Dränschicht und Dränleitung eine sickerfähige filterstabile Verbindung besteht. An den Eckpunkten sind Spülrohre DN ≥ 300 vorzusehen. Mit ihrer Hilfe lässt sich das Dränsystem, das sich ohne Wartung innerhalb weniger Jahre zusetzen kann, funktionsfähig erhalten. Der Übergabeschacht am Tiefpunkt des Systems soll mind. DN 1000 haben. Es sollte darauf geachtet werden, dass sich Drän- und GrundIeitungen der Gebäudeentwässerung nicht höhengleich kreuzen

Für Kontrollzwecke dürfen lt. DIN 4095 Kontrollrohre von mind. 10 cm lichtem Durchmesser angeordnet werden. Allerdings stellt sich die Frage nach ihrer Zweckmäßigkeit, da ein Spülen wegen des geringen Durchmessers von hier aus nicht möglich ist (Kontroll-, aber keine Einwirkmöglichkeit). Übergabeschächte (Sammelschächte) übernehmen gleichzeitig die Funktion eines Sandfangs, sofern das Sickerwasser in eine Regenwasserkanalisation eingeleitet werden kann. Mindestquerschnitt im Lichten: 100 cm (. Abb. 3.104).

148

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

1

3

5 6 7

DN 300 .. Abb. 3.100  Fundamente durchfahrende Rohre einer Flächendränung unter 200 m². Sie sollten etwa in Höhe der außen angeordneten Ringdränage, evtl. auch darüber, ausmünden. Ihre Höhenlage ist auf den Verlauf dieser Rohrstränge abzustimmen. Sie können ggf. entfallen, wenn Rohre in der Flächendränung vorgesehen werden, wie DIN 4095 dies für bebaute Flächen > 200 m² vorsieht

Bodenplatte Abdeckung Kiespackung 8/16 mm Filtermatte

9

(30) ≥ 15-20

10 11 12

je nach Wasserdrang etwa bis 12 m bei Stufenfilter 2,5 bis 8 m bei Mischfilter

13

15 16 17 18 19 20 21 22 23

RW DN 100

DN 50

8

14

SW

DN 300

4

.. Abb. 3.101  Flächendränung mit Dränrohren in der Kiesschüttung. Hier mind. 15 cm dicke Sickerschicht aus z. B. Körnung 8/16 nach DIN EN 12 620 in Verbindung mit einer Filtermatte aus Kunststoff- oder Glasfaservlies. Die Filterschicht soll die Gefahr der Verschlammung durch einwandernde Bodenfeinteile verringern. Die Rohre sollten allseitig mind. 15 cm in Kies eingebettet sein, was eine Vergrößerung der Sickerschichtdicke im Bereich der Rohre bedingt. Alternativ kommt auch ein Mischfilter von mind. 30 cm Dicke in Betracht, z. B. der in allen Betonwerken erhältliche Betonierkies B 32 nach DIN 1045

zz Flächendränungen unter Bodenplatten

Flächendränungen unter Bodenplatten sollen bei stärkerem Wasseranfall, z. B. infolge schwankender Grundwasserstände, verhindern, dass von unten zuströmendes Wasser Durchfeuchtungsschäden im Bodenbereich des Kellers verursacht. Hierzu wird unterhalb der Bodenplatte eine filterstabile Kiesschüttung eingebracht. Bei Gebäuden unter 200 m² Grundfläche ist die Kiesschüttung durch Rohre von mind. 50 mm Durchmesser mit der Ringdränung zu verbinden. Bei Flächendränungen über 200 m² ist der Wasserabfluss durch ein in die Sickerschicht einzulegendes Rohrsystem zu intensivieren, . Abb. 3.101. Beispiele für die Ausführung und Dicke der Dränschicht gem. DIN 4095 für den Regelfall: mind. 15 cm Kies 8/16 mm (nach DIN EN 12 620) als Sickerschicht auf einem filterfähigen Geotextil;

-

DN 300

DN 100

mind. 30

2

DN 100

DN 300

DN 300

DN 100

DN 300

DN 300 DN 300

DN 100

DN 1000

DN 300 DN 300 SW

DN 100 DN 300

DN 300

RW DN 1000

max. 50 m

.. Abb. 3.102  Oben: Ring- und Flächendränung bei einer Gebäudegrundfläche ≥ 200 m². Die unter der Bodenplatte angeordneten Dränstränge (sog. Sauger) entwässern von innen nach außen. Die Gefahr, dass nach einem Zusetzen von Rohrstrecken der Abfluss zum Erliegen kommt und eine Wasseransammlung unter Teilen der Bodenplatte zur Folge hat, kann so minimiert werden. An allen Richtungsänderungen sollen senkrechte Spülrohre DN ≥ 300 angeordnet werden. Abstand untereinander: max. 50 m. Auch für Anschlusspunkte Sauger/Ringleitung empfehlen sich Spülrohre. Unten: Bei stark gegliederten Gebäudegrundflächen kann die daraus resultierende Vielzahl von Richtungsänderungen zugunsten eines gestreckteren und damit strömungsgünstigeren Verlaufs der Dränstränge reduziert werden. Voraussetzung ist, dass eine sickerfähige filterstabile Verbindung zwischen senkrechter Dränschicht an den Wänden und den Rohren der Ringdränung hergestellt wird

-

mind. 10 cm dicke Sickerschicht aus Kies 4/16 mm (nach DIN EN 12 620) auf einer mind. 10 cm dicken Filterschicht aus Sand 0/4 mm (0/4a nach DIN EN 12 620).

Mischfilter, z. B. Betonierkies B  32 nach DIN  1045, ohne Rohre (Sauger) sind aufgrund ihrer relativ geringen Durchlässigkeit nicht zu empfehlen, ab 30 cm Dicke in Verbindung mit eingelegten Rohren jedoch ausreichend wirksam. Die zulässigen Rohrabstände sind von einem Beratenden Ingenieur zu ermitteln. Dickere Dränschichten verschlammen weniger leicht als dünnere. Insbesondere, wenn Dränrohre einzubetten sind, sollte die Sickerschichtdicke mind. 20 cm betragen. Zudem empfiehlt es sich, die Rohre allseitig etwa 15 cm mit dem Kies der Sickerschicht zu umgeben. Es muss sichergestellt sein, dass bei Flächendränungen der Wasserabfluss stets größer ist als der Zufluss, damit nicht das eintritt, was verhindert werden soll: eine gegen die Bodenplatte von unten, evtl. unter Druck, einwirkende Wasseransammlung. zz Bemessung senkrechter Dränschichten

Für Dränschichten aus mineralischen Stoffen (Sand, Kies) sind die Mindestabmessungen für den Regelfall unter . Tab. 3.34 angegeben. Ein Nachweis erübrigt sich. Der Regelfall ist in . Tab. 3.33 definiert. Allerdings kommt der Re-

149 3.3 • Gebäudedränung

.. Tab. 3.33  Den Regelfall kennzeichnende Richtwerte für Dränagen vor Wänden gem. Tab. 1 DIN 4095. Können die Richtwerte eingehalten werden, liegt ein Regelfall vor. Allerdings ist der Regelfall eher die Ausnahme, da schon die max. zulässige Dränrohrlänge (2 × 60 m) die bebaubare Fläche auf Ein- bis Zweifamilienhausgröße einschränkt Einflussgröße

Richtwert

Gelände

eben bis leicht geneigt

Durchlässigkeit des Bodens

schwach durchlässig

Einbautiefe

bis 3 m

Gebäudehöhe

bis 15 m

Länge der Dränleitung zwischen Hoch- und Tiefpunkt

bis 60 m

.. Tab. 3.34  Beispiele für die Ausbildung und Bemessung von Dränschichten aus mineralischen Schüttungen und Geotextilien für den Regelfall entsprechend Tab. 6, DIN 4095. Bei Ausführungen nach diesen o. a. Angaben kann im Regelfall auf einen besonderen Nachweis ausreichender Wasserableitung verzichtet werden Lage

Baustoff

Mindestdicke

vor Wänden

Kiessand, z. B. Körnung 0/8 (Sieblinie A 8 n. DIN 1045) oder

0,50 m

Kiessand, z. B. Körnung 0/32 (Sieblinie B 32 n. DIN 1045)

Unterbodenplatten

um Dränrohre herum

Sickerschicht, z. B. Körnung 4/16 mm (n. DIN EN 12 620) und

0,20 m

Filterschicht, z. B. Körnung 0/4 mm (0,4 nach DIN EN 12 620)

0,10 m

Kies, z. B. Körnung 8/16 mm (nach DIN EN 12 620) und Geotextil

0,20 m

Filterschicht, z. B. Körnung 0/4 mm (0,4 nach DIN EN 12 620) und

0,10 m

Sickerschicht, z. B. Körnung 4/16 mm (nach DIN EN 12 620)

0,10 m

Kies, z. B. Körnung 8/16 mm (nach DIN EN 12 620) und Geotextil

0,15 m

Kiessand, z. B. Körnung 0/8 mm (Sieblinie A 8 n. DIN 1045) oder

0,15 m

Kiessand, z. B. Körnung 0/32 (Sieblinie B 32 n. DIN 1045) Sickerschicht, z. B. Körnung 4/16 mm (nach DIN EN 12 620) und

0,15 m

Filterschicht, z. B. Körnung 0/4 mm (0/4a nach DIN EN 12 620)

0,10 m

Kies, z. B. Körnung 8/16 mm (nach DIN EN 12 620) und Geotextil

0,10 m

gelfall nur in wenigen Fällen in Betracht und ist so gesehen eher ein Ausnahmefall. Topographie, Bodendurchlässigkeit und Grundrissabmessungen setzen der Anwendung des Regelfalles enge Grenzen. Weichen die Bedingungen von denen des Regelfalles ab, liegt ein Sonderfall vor, für den DIN 4095 einen Eignungsnachweis verlangt. Allerdings ist DIN 4095 bisher nicht allgemein bauaufsichtlich eingeführt. Bei Verwendung von unter Erddruck verformbaren Dränelementen aus nichtmineralischen Baustoffen (EPS-Dränplatten, Dränmatten) wird auch unter den Bedingungen eines Regelfalles verlangt, dass die Dränelemente nachweisbar in der Lage sind, eine Abflussspende von etwa 0,30 l/s · m abzuführen. Für den Nachweis ausreichender Durchlässigkeit sind von Belang: Dicke und Durchlässigkeitsbeiwert k des Dränelementes und zwar angenommen für einen Zustand nach 50 Jahren unter dem Erddruck, der aus der Einbautiefe resultiert. (Abgesehen von der druckabhängigen Stauchung unterliegen Kunststoffe auch einer zeitabhängigen Verformung). Materialwahl und Dimensionierung können i. d. R. nach den z. T. sehr informativen Herstellerkatalogen vorgenommen werden.

zz Bemessung von Dränschichten unter Bodenplatten

Der Regelfall liegt bei Flächendränungen unter Bodenplatten vor, wenn bei geringer Durchlässigkeit des Bodens die bebaute Fläche 200 m² nicht überschreitet. Beispiele für die Ausbildung und Bemessung der Dränschicht finden sich unter . Tab. 3.34. Flächendränungen über 200 m² sind als Sonderfälle anzusehen und mit eingebetteten Dränleitungen (sog. Saugern) zu versehen. Angaben über die erforderlichen Abstände enthält DIN 4095 nicht. In Verbindung mit einem gut durchlässigen Stufenfilter aus z. B. ≥ 15 cm Kies 8/16 plus Geotextil reichen Abstände von etwa 12 m aus. Dagegen wären bei einem Misch­filter z. B. aus 30 cm Kiessand Sieblinie B 32 Abstände von etwa 2,5 bis 8 m je nach Wasserandrang vorzusehen. Bei den hydraulischen Berechnungen, die bei Flächendränagen über 200 m² vorzunehmen sind, ist ein mit dieser Materie nicht befasster Hochbauingenieur überfordert, zumal die in Teilen wenig informative Drännorm hierfür keine Anleitung bietet. Die Bemessung der Flächendränage kann meist vom Hersteller der Dränmaterialien übernommen werden (EDV-Programme) oder ist einem freiberuflichen Fachingenieur zu übertragen.

3

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

150

1 2 3 4

.. Tab. 3.35  Liegt insofern kein Regelfall vor, als die Richtwerte von Tab. 3.33 überschritten werden, kann der Wasserandrang (die sog. Abflussspende) entsprechend den o.a. Werten gem. Tab. 8 DIN 4095 geschätzt werden. Bei Hanglagen ist bergseitig mit einem erhöhten Andrang von Oberflächenwasser zu rechnen. Es empfiehlt sich, dort mit einer Abflussspende von 0,30–0,50 I/s · m zu rechnen

.. Tab. 3.36  Anzunehmender Wasseranfall (als Abflussspende q‘ auf die zu dränende Fläche bezogen) bei Flächendränungen unter Bodenplatten gem. DIN 4095 Zufluss

Bodenart Beispiel

Abflussspende q‘ [l/s ∙ m]

Zufluss

gering

sehr schwach durchlässige Böden

unter 0,001

mittel

schwach durchlässige Böden

0,001–0,005

groß

durchlässige Böden

0,005–0,010

gering

5

Bodenart und Bodenwasser, Beispiel sehr schwach durchlässige Böden*

Abflussspende q′ [l/s ∙ m] unter 0,05

ohne Stauwasser kein Oberflächenwasser

6

mittel

7

schwach durchlässige Böden*

0,05–0,10

mit Sickerwasser kein Oberflächenwasser

8

groß

9

Böden mit Schichtwasser oder

über 0,10 bis 0,30

mit Stauwasser wenig Oberflächenwasser

10

* Siehe DIN 18 130-1.

11 .. Tab. 3.37  Anhaltswerte für eine Dränrohrbemessung. Der Wasserzudrang (als Abflussspende q bezeichnet und auf die Länge der Wand bezogen) kann gem. DIN 4095 wie unter A dargestellt angenommen werden. Der erforderliche Rohrdurchmesser ergibt sich aus Abb. 3.103. Rohrlängen sind produktspezifisch zu ermitteln. Bei Verwendung von z. B. opti-drän-Rohren (Dränrohre in Stangenform der Fränkischen Rohrwerke) und 0,5 % Gefälle können die unter B aufgeführten Werte angenommen werden. Ist eine Flächendränung unter der Bodenplatte vorgesehen, ist zudem die daraus resultierende Abflussspende q‘ zu berücksichtigen (Tab. 3.36)

12 13

A

14

Zufluss

15

B Bodenart und Bodenwasser, Beispiel

ø 100 gering

16

sehr schwach durchlässige Böden*

ø 200

ø 300

unter 0,05

50

100

200

300

0,05–0,10

25–50

50–100

100–200

150–300

0,10–0,30

10–25

15–50

30–100

50–150

kein Oberflächenstauwasser mittel

schwach durchlässige Böden* mit Sickerwasser

18

kein Oberflächenwasser groß

19

Böden mit Schichtwasser oder Stauwasser

20

wenig Oberflächenwasser * Siehe DIN 18 130-1.

21

23

ø 125

ohne Stauwasser

17

22

max. Rohrlänge in m bei 0,5 % Gefälle

Abflussspende q‘ [l/s ∙ m]

zz Bemessung von Dränleitungen

Beispiel einer Dränrohrbemessung für ein kleineres Gebäude. Anhaltswerte für eine Dränrohrbemessung enthalten . Tab. 3.37 und . Abb. 3.103. Einbautiefe: bis 3 m (. Tab. 3.33), Gebäudehöhe: 3–6 m (. Tab. 3.33), Hanglage (kein Regelfall mehr gem. . Tab. 3.33),

--

--

bergseitig großer Wasserzudrang: 0,30 l/s · m (. Tab. 3.37 bzw. . Tab. 3.36), übrige Seiten mittlerer Wasserzudrang : 0,10 l/s · m (. Tab. 3.37), Dränrohrgefälle: 0,5 %, Flächendränung nicht erforderlich.

151 3.3 • Gebäudedränung

3,0 2,0 1,5

Ringdränage

1,0 0,8 0,6 0,5 0,4

Revisions- und Spülrohr

0,3

Sickersammler (Sandfang)

DN DN 100 100

0,1

1

Revisionsschacht Regenwasser

DN DN 125 125 DN DN 160 150 DN DN 200 200

Gefälle in %

0,2

gewellt glatt

2

15 20

3

4

5 6 7 8 9 10

SW

30 40 50

Abfluss Q in l/s .. Abb. 3.103  Bemessungsnomogramm für Dränleitungen mit rundem Querschnitt und normaler Betriebsrauhigkeit (kb = 2 mm) gem. DIN 4095. Die erforderliche Nennweite ist abhängig von Wasseranfall und Gefälle. Ein gewellter Dränstrang DN 100 ist z. B. bei 0,5 % Gefälle in der Lage, volllaufend 2,7 I/s abzuleiten, bei größerem Gefälle mehr. Ist ausnahmsweise ein geringeres Gefälle vorzusehen, muss eine größere Rohrdimension vorgesehen werden

Für die senkrechte Dränschicht vor den Wänden werden EPSDränplatten gewählt, die lt. Nachweis des Herstellers einen Wasserabfluss von ≥ 0,30 l/s · m in 3 m Tiefe gewährleisten. Berechnung: A–B: 17 m · 0,30 l/s · m = 5,1 l/s; gew. DN 125 (. Abb. 3.103), B–C: 8 m · 0,10 l/s · m = 0,8 l/s, + 5,1 l/s, = 5,9 l/s; gew. DN 160 (. Abb. 3.103), A–D: 8 m · 0,10 l/s · m = 0,8 l/s; gew. DN 100 (. Abb. 3.103), C–D: 17 m · 0,10 l/s · m = 1,7 l/s, + 0,8 l/s, = 2,5 l/s; gew. DN 100 (. Abb. 3.103), C–E: = 5,9 l/s, + 2,5 l/s, = 8,4 l/s; gew. DN 160 (. Abb. 3.103). Die maximal zulässigen Rohrlängen können nach . Tab. 3.36 überprüft werden. zz Ableitung anfallenden Dränwassers

Gemäß DIN 1986-100 darf aus Dränungen abzuführendes Wasser nur in Regenwasserkanäle oder in Gewässer eingeleitet werden. Anschlüsse an Regenwasserkanäle bedürfen der behördlichen Zustimmung. Diese kann versagt werden (frühzeitige Rückfrage empfehlenswert). Eine Ableitung in offene Gewässer (Graben, Bach, Fluss) ist nur selten möglich. Anschlüsse an eine Mischkanalisation sind unzulässig, weil rückstauendes Mischwasser nicht mehr zu beseitigende Ab-

RW

.. Abb. 3.104  Anschluss einer Ringdränage an den Regenwasser-Anschlusskanal einer Trennkanalisation. Mischsysteme eignen sich nicht für die Einleitung von Dränwasser

lagerungen von Schmutzstoffen und Fäkalien in den Dränungen hinterlassen würde. Infolgedessen besteht in vielen Fällen die Notwendigkeit, das anfallende Dränwasser auf dem Grundstück zu beseitigen, d. h. einer Versickerungsanlage zuzuführen. Folgende Möglichkeiten kommen in Betracht: Untergrundverrieselung wie unter „Kleinkläranlagen . Abb. 3.85 und 3.86 dargestellt. Sickerschächte (siehe . Abb. 3.88). Sie setzen eine behördliche Zustimmung voraus. Versickerung in Mulden- oder Rohrrigolen, wie unter Regenwasser-Versickerungsanlagen (▶ Abschn. 3.1.20) erläutert.

-

Versickerungsanlagen sollten gem. DWA-A 138 mind. 6 m von unterkellerten Gebäudeteilen entfernt und in der Lage sein, anfallendes Wasser auch in Stoßzeiten aufzunehmen, um es ggf. mit einer gewissen Verzögerung an durchlässige Schichten des Erdreiches weiterzuleiten. Die Wasseraufnahmefähigkeit der Bodenschichten sollte bekannt sein. Ein Bodengutachten ist meist hilfreich. Unter Rigolen gem. DWA-A 138 sind wasseraufnahmefähige Kiespackungen (z. B. Betonierkies B 32 nach DIN 1045) in wasseraufnahmefähigem Erdreich zu verstehen, denen über ein perforiertes Rohr DN 300 Sickerwasser zugeführt wird (siehe ▶ Abschn. 3.1.20). Von einer Untergrundverrieselung im Sinne von DIN 4261 unterscheidet sich diese Versickerungsart durch den großen Mindestrohrdurchmesser als Stauraumreserve. Hinzu kommt ein Kontrollschacht mit Entlüftungsöffnungen in der Abdeckung. Feststoffe können durch eine vorgeschaltete Absetzeinrichtung (Vertiefung des Schachtes) zurückgehalten werden. Rigolenversickerungen können auch unter befestigten Hofflächen, Parkplätzen oder

3

152

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

Bergseite

1 2 3

Lehm

4

Hangseite

5 6 7 8 9

.. Abb. 3.105  Versickerungsanlagen sind in ausreichender Entfernung von unterkellerten Gebäuden anzulegen. Das Arbeitsblatt DWA-A 138 empfiehlt mind. 6 m. Voraussetzung ist eine ausreichend große unbebaute Grundstücksfläche

Bauteil

10 11 12

Filterschicht

Sickerschicht

17 18 19 20 21 22 23

Sand Geotextil

Grobkies 20 - 60 mm

Kies

Filtermatte

Kiessand Dränschicht

15 16

Zeichen

Filtersand 0,2 - 4 mm Rasen- Gittersteine

Einzelelemente (z. B. Dränsteine, -platten)

13 14

Art

.. Abb. 3.107  Stützmauern bilden für talwärts fließendes Wasser ein Abflusshindernis. Je nach konstruktiver Ausbildung können sie von Stauwasser erheblich in ihrer Standfestigkeit beeinträchtigt werden. Über die Mauerkrone oder durch Wandöffnungen sichtbar abfließendes Wasser verursacht zudem unschöne Flecken. Mängel dieser Art sind vermeidbar durch eine Kiesschüttung hinter der Stützmauer, ggf. in Verbindung mit einer Dränwand, die anfallendes Wasser einem Sammler zuführt, welcher sich am tiefsten Punkt des Systems befindet. Im gleichen Sinne ist auch mit Freitreppen zu verfahren

Verbundelemente (z. B. Dränmatten)

Trennschicht

z. B. Folie

Abdichtung

z. B. Bahnen, Anstriche

Dränleitung

Rohr

Spülrohr Kontrollrohr

Rohr

Spülschacht Kontrollschacht Übergabeschacht

Fertigteil

.. Abb. 3.106  Gemäß DIN 4095 sind die Bauteile einer Dränanlage wie oben dargestellt in die Baupläne einzuzeichnen. Abweichungen sind möglich, solange die Norm nicht bauaufsichtlich als technische Baubestimmung eingeführt wurde

Rettungszuwegungen angelegt werden. Ein frostsicherer Einbau ist anzustreben. Besteht bei Trennkanalisation die Möglichkeit, an den Regenwasserkanal anzuschließen, was die Zustimmung der Bauaufsicht voraussetzt, erfolgt der Anschluss zweckmäßigerweise über einen Sickersammler an den Übergabe-Revisionsschacht des Regenwassersystems. Die

.. Abb. 3.108  Wasseransammlungen über wasserundurchlässigen Böden können mit Hilfe von Drängräben abgeleitet werden

Sohle des Sickersammlers liegt mind. 50 cm unterhalb des Einlaufs, so dass der Sammler auch als Absetzbecken für mitgeführte Bodenteilchen wirksam wird. Gegebenenfalls ist ein größer dimensionierter Sandfang vorzusehen. Ist ein Rückstau bei Einleitung des Dränwassers in einen Regenwasserkanal oder ein offenes Gewässer nicht auszuschließen, muss das Dränwasser in einer Grube gesammelt und mittels einer Hebeanlage (einer Unterwasserpumpe, wie z. B. unter . Abb. 3.52 und . Abb. 3.53 dargestellt) erst über die behördlich festzulegende Rückstauebene (meist Oberkante Bordstein) hinwegbefördert werden, bevor es dem Vorfluter zugeführt werden kann. Rückstauklappen bieten keinen sicheren Schutz, da im Wasser mitgeführte Feststoffe einen dichten Verschluss der Klappe verhindern können. Für innerhalb von Gebäuden angeordnete Hebeanlagen ist deren ständige Bereitschaft durch ein

153 3.4 • Wasseranlagen

.. Tab. 3.38  Härtebereiche von Trinkwasser und mögliche Maßnahmen abhängig von der Temperatur Härtebereich

Gesamthärte [mmol/l CaO]

Maßnahmen bei 0  7. 3.4.2

20

Stralsund Heilbronn Mainz

9

13

Verden Celle

4

8

12

Siegen Holzminden

Berlin Köln

7

0

Kaiserslautern Kleve Leipzig

2

3

6

°dH bis

30

40

.. Abb. 3.109  Trinkwasserhärte (z. T. Höchstwerte) in einigen deutschen Städten. Es muss damit gerechnet werden, dass sich im Laufe der Zeit, nach Erschließung neuer Wasservorkommen, der Härtegrad ändert. Oft liegen auch in einem Ort mehrere Wasserhärten vor (in Frankfurt/M. z. B. alle drei)

Der pH-Wert3 des Trinkwassers darf gem. der Trinkwasserverordnung nicht unter 6,5 und nicht über 9,5 liegen (siehe auch . Abb. 4.57). pH-Wert  7 = alkalisches Wasser (Extremwert Kalilauge: 14).

--

Mit abnehmendem pH-Wert nimmt die Aggressivität des Wassers zu, mit zunehmendem pH-Wert ab. Eine Veränderung des pH-Wertes um eine Einheit bedeutet eine Veränderung der H-Ionenkonzentration um das Zehnfache. Unterschreitet der pH-Wert des Wassers den Wert 6,5, muss eventuell damit gerechnet werden, dass nach längerer Verweilzeit in Leitungen aus unverzinntem Kupfer oder verzinktem Stahl das Wasser infolge zu hoher Konzentration angelösten Kupfers oder Zinks für Säuglinge gesundheitsgefährdend ist. Dies gilt in nur wenigen Bereichen Deutschlands, vor3 (Lateinisch potentia hydrogenii). Kennzeichnet den negativen dekadischen Logarithmus der Wasserstoffionenkonzentration. Z. B. entspricht die H-Ionenkonzentration einer sauren Lösung von 10−4 mol/l einem pHWert von 4.

Wasseraufbereitung

zz Nachaufbereitung von Trinkwasser

Eine Nachaufbereitung kommt häufig für eine gewerblich industrielle Nutzung von Wasser in Betracht. In Haushalten ist eine systematische Wartung von Aufbereitungseinrichtungen nicht immer gesichert. Die Folgen sind dann oft eine Verkeimung des Trinkwassers und/oder eine Über- bzw. Unterdosierung von Chemikalien. Daher sollten im Wohnungsbau bei der Entscheidung, ob eine Nachaufbereitung vorzunehmen ist, strenge Maßstäbe angelegt werden. zz Schutzmaßnahmen gegen Kalkablagerungen

Ablagerungen entstehen vornehmlich an Stellen größerer Wärmeentwicklung wie an den Heizflächen der Heizungskessel, Warmwasserbereiter usw. und wirken gerade dort als wärmedämmende Schicht, wo ein möglichst intensiver Wärmeübergang angestrebt wird. Folgen: erhöhter Energieverbrauch, Nachlassen der Geräteleistung. Eine Enthärtung ist im Wohnbereich ab etwa  16 °dH (2,5 mmol/l) sinnvoll und bei mehr als 21 °dH (3,8 mmol/l) eine technische Notwendigkeit, um Kalkablagerungen und Energievergeudung zu vermeiden, sofern die Wassertemperatur in Leitungen und Geräten 60 °C überschreitet. Von einer völligen Enthärtung bis auf 0 mmol/l ist abzuraten, da Wasser eines sehr niedrigen Härtegrades nicht mehr die wichtigen Mineralstoffe Kalzium und Magnesium enthält, fade schmeckt und vermutlich Herzerkrankungen begünstigt. Die Trinkwasserverordnung sieht vor, dass nach Abschluss einer Wasserenthärtung der Wert 1,5 mmol/l bzw. 8 °dH nicht unterschritten werden darf. Härtestabilisierung durch Phosphat-Dosierung (Impfung). Hierbei wird ein Ansetzen festhaftender Kalkschichten durch Anlagerung langkettiger Phosphatmoleküle verhindert. Einsatzbereich: Kalkschutz von Warmwasserversorgungsanlagen (aber nur bei Wasser bis zu 17 °dH bzw. 3,0 mmol/l und bis zu 75 °C Wassertemperatur wirksam). Weitere Charakteristika: geringer Platzbedarf, fast wartungsfrei, geringe Anschaffungsund Betriebskosten. Zusätzlicher Effekt: Aufbau einer Korrosionsschutzschicht an den Rohrinnenwandungen. Auf zuverlässig wassermengenabhängige Dosierung

-

3

155 3.4 • Wasseranlagen

2% Mehrschicht-Systeme

1

3% Edelstahl 60% Kupfer 13% verzinkter Stahl

2

3

22% Kunststoff

1 Umgehungsleitung 2 Schmutzfilter 3 Phosphat- Dosieraggregat .. Abb. 3.110  Phosphat-Dosiergerät zur Härtestabilisierung harten Wassers für ein Wohngebäude mit vorgeschaltetem Schmutzfilter. Filterschärfe: etwa 50 μm (Mikromillimeter)

sollte Wert gelegt werden. Eine zu hohe Dosierung kann gesundheitliche Probleme aufwerfen. Zudem belasten Phosphate die Abwässer. Enthärtung durch Ionenaustausch. An der Oberfläche einer aus Kunstharzkügelchen bestehenden Austauschermasse werden Natriumionen gegen Kalziumionen ausgetauscht. Die Masse muss von Zeit zu Zeit mittels Kochsalzlösung regeneriert und die Härtebildner ausgespült werden. Einsatzbereich: Kalkschutz für Geschirrspül- und Waschautomaten, für Heizungsanlagen und Schwimmbäder, auch für größere Anlagen. Weitere Charakteristika: keine Einsatzbeschränkung, unterschiedliche Bauformen. Kompaktgeräte für Wohngebäude haben etwa die Größe einer Waschmaschine. Diskontinuierlicher Betrieb und unsachgemäße Wartung kann eine Vermehrung von Keimen im Trinkwasser zur Folge haben. Salzbelastung der Abwässer. Membranverfahren. Bei der Nanofiltration werden neben partikulären Wasserinhaltsstoffen gezielt zweiwertige Ionen (u. a. die Härtebildner) aus dem Wasser entfernt. Die Nanofiltration ist ein komplexes und aufwändiges Verfahren der Membrantechnologie. Außerdem fallen 15–30 % Abwasser je Liter erzeugtem enthärteten Wasser an. Physikalische Wasserbehandlung. Darunter werden Magnet- und Elektrofeldsysteme, elektrochemische und elektrogalvanische Systeme sowie heterogene Katalyse verstanden. Die Systeme funktionieren durch den Einsatz elektromagnetischer oder elektrischer Felder, Elektrolyse, Biomineralisation u. a. Die Wirkungsweisen sind jedoch nicht ausreichend erforscht, weshalb der deutsche Verein des Gas- und Wasserfaches e. V. (DVGW) bis heute keine Empfehlungen für den Einsatz der physikalischen Wasserbehandlung publiziert. Die Wirksamkeit beruht auf Erfahrung der Hersteller.

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.. Abb. 3.111  Marktanteile der gebräuchlichen Rohrleitungsmaterialien

zz Schutzmaßnahmen gegen erhöhte Korrosion

Entsäuerung oder kathodischer Korrosionsschutz wird im Wohnungsbau nur in seltenen Fällen bei sehr weichem Wasser (0,2–0,3 mmol/l) mit hohem Kohlensäuregehalt, dagegen häufiger im gewerblichen bzw. industriellen Bereich erforderlich. Ihre Auslegung sollte dem Fachingenieur überlassen werden. zz Mechanische Filter

Der Einbau eines Filters ist gem. DIN 1988-2 bei metallenen Leitungen obligatorisch; bei Kunststoffleitungen wird eine Empfehlung ausgesprochen. Feinfilter einer Filterschärfe von 0,05 mm können kleine Sand-, Kalk- und Rostpartikelchen zurückhalten, die sich selbst in klarem Trinkwasser befinden. Diese Fremdstoffe bewirken im Laufe der Zeit Funktionsstörungen an Brauseköpfen und Armaturen. Zudem können Schwimmrost-Partikel punktförmige, elektrochemisch bedingte Korrosionen (Lochfraß) auslösen. Für den Wohnungsbau werden Schmutzfilter in relativ kleinen Abmessungen hergestellt. Filter sind örtlich unmittelbar hinter der Wasserzähleranlage und zeitlich vor der erstmaligen Füllung einer Trinkwasseranlage zu montieren. Eine regelmäßige Wartung muss gewährleistet sein, um einer Keimbildung am Filtereinsatz entgegenzuwirken. Andernfalls sollte von der Installation eines Filters abgeraten werden. zz Enteisenung, Entchlorung, Vollentsalzung

Für industriell-gewerbliche Zwecke kann es notwendig werden, im Wasser enthaltene, rotbraune Verfärbungen verursachende Eisenverbindungen zu eliminieren. Zur Geschmacksverbesserung gechlorten Wassers können Aktivkohlefilter installiert werden. Vollentsalztes Wasser wird für bestimmte technische Zwecke benötigt und einem besonderen Aufbereitungsverfahren (Filtersäulen) unterzogen. Für das extrem

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Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

aggressive Wasser kommen nur Leitungen aus Kunststoff und Behälter aus Edelstahl in Betracht. 3.4.3

Rohrleitungsmaterial für Kaltund Warmwasserleitungen

Kupfer, Stahl und Kunststoff sind die Basismaterialien für über 20 Systeme von Trinkwasser-Leitungsrohren. Die größten Unterschiede finden sich in den Rohr-Verbindungstechniken: Löten, Klemmen, Pressen, Schweißen, Schrauben. Kupferrohre werden am häufigsten für Trinkwasserleitungen verwendetet. Sie sind relativ korrosionsunempfindlich und leicht zu verlegen. Um Korrosionsschäden sicher zu vermeiden, empfehlen die Hersteller für die Abmessungen 12 × 1 bis 28 × 1,5 (Außendurchmesser × Wandstärke in mm), wie sie z. B. für Stockwerksleitungen im Wohnungsbau in Betracht kommen, folgende Maßnahmen: Bei Rohrverbindungen: Weichlöten anstelle Hartlöten oder Kaltverbindungen mittels Pressfittings. Bei Richtungsänderungen: Kaltbiegen anstatt Warmbiegen oder die Verwendung von Fittings.

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Eine werkseitige PE-Ummantelung reduziert die Schallübertragung, die Wärmeverluste und die Tauwasserbildung. Sicheren Schutz vor Korrosion bieten Kupferrohre mit innerer Ver­ zinnung. Das Material ist diffusionsdicht und UV-Beständig. Außen und innen verzinkte Stahlrohre sind preisgünstiger als Kupferrohre. Mit Rücksicht auf ihre Korrosionsbeschichtung dürfen sie nicht gebogen werden. Bei Richtungsänderungen und bei Abzweigungen sind Tempergussfittings zu verwenden. Werden in einem Rohrleitungsnetz sowohl Kupfer- als auch verzinkte Stahlrohre verwendet (Mischinstallation), ist aus Korrosionsschutzgründen das Stahlrohr niemals in Fließrichtung hinter Kupferrohren bzw. anderen kupfernen Bauteilen einzubauen. Bleirohre sind bereits bei geringer Aggressivität des Wassers bedenklich und für Trinkwasserleitungen nicht zugelassen, da angelöstes Blei gesundheitsschädlich ist. Bei vor 1935 errichteten Gebäuden muss, insbesondere in den neuen Bundesländern, mit Bleileitungen gerechnet werden. Zum Teil wurden sie noch bis 1973 eingebaut. Noch vorhandene, zur Küche führende Wasserleitungen aus Blei sollten durch Leitungen anderer Materialien ersetzt werden. Edelstahlrohre, Außendurchmesser 15–54 mm, mit Pressfittingverbindung (Edelstahl bzw. Rotguss) sind weitgehend korrosionsbeständig, hygienisch und einfach zu verarbeiten. Etwa preisgleich mit Kunststoffrohren unter Berücksichtigung der Verarbeitungszeit. Auch Systemkombinationen aus Edelstahl-Steigleitungen und Stockwerksleitungen aus vernetztem Polyethylen (VPE bzw. PE-X) sind auf dem Markt erhältlich. Durch Mischinstallation wird die Korrosionsbeständigkeit nicht rostender Stähle nicht beeinflusst. In Verbindungen mit

unlegiertem feuerverzinktem Stahl kann an diesem Kontaktkorrosion auftreten. Kunststoffrohre sind absolut korrosionsunempfindlich und resistent gegenüber Inkrustationen. Auch emittieren sie weniger Geräusche als metallische Rohre. Als Thermoplaste sind Kunststoffrohre i. A. ungeeignet für Dauerbelastungen über 60 °C. Höhere Betriebstemperaturen sind möglich, beeinträchtigen jedoch das Zeitstandverhalten des Materials. Ihrer großen Wärmedehnung wegen sind besondere Vorkehrungen zu treffen: Ausdehnungsbögen, (gleitende) Rohrschellen in ausreichendem Abstand vor Richtungsänderungen und Spielraum in Wandschlitzen (. Abb. 3.131, 3.132 und 3.133). Anders als bei metallischen Rohren sind bei der Verarbeitung, Verlegung und Anordnung besondere herstellerspezifische Vorgaben zu berücksichtigen. Der Materialpreis (Rohre und Wanddosen) liegt höher als der einer Kupferrohrinstallation, die Montagekosten liegen dagegen niedriger. Gebräuchliche Kunststoffrohre für Kalt- und Warmwasserleitungen: PE-X-Rohre, vernetztes Polyethylen. PB-Rohre aus Polybuten. PVC-C-Rohre aus nachchloriertem Polyvinylchlorid. PP-C-Rohre aus nachchloriertem Polypropylen. Mehrschichtenrohr. Z. B. Innenrohr aus PE-X (VPE), äußere Schutzschicht aus Polyethylen (PE-HD), dazwischen eine stabilisierende Aluminiumschicht. Rohr-in-Rohr-Systeme. Wasserführendes Innenrohr aus PE-X (PVE), geführt in einem gewellten flexiblen Schutzrohr aus Polyethylen (PE oder PE-HD).

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Kunststoff-Rohr-in-Rohr-Systeme werden vorzugsweise bei Vorwandinstallationen, innerhalb von Leichtbauständerwänden und in der Fußbodenebene unterhalb eines schwimmenden Estrichs eingesetzt. Sie können auch in Betondecken eingegossen werden. Die Leitungen gehen von einem Stockwerksverteiler ab, der entweder innerhalb einer Vorwandinstallation, in einem Wandkasten oder unterhalb einer Wanne einzuplanen ist. Sollen die Leitungen, was der Regelfall ist, auf der Rohdecke zu den Anschlusspunkten geführt werden, ist der Übergang aus der Vertikalen auf die horizontale Ebene insofern erschwert, als ein Mindestradius von 15 cm einzuhalten ist. Ferner ist zu berücksichtigen, dass Kreuzungen mit auf der Rohdecke befindlichen Heizungsleitungen erheblich höhere Dämm- bzw. Ausgleichsschichten bedingen. Ein Auswechseln der wasserführenden Innenrohre durch einfaches Herausziehen kann infolge mehrerer Rohrbiegungen Schwierigkeiten bereiten, sollte jedoch wegen der vergleichsweise erhöhten Gefahr einer Beschädigung, z. B. durch Bohren oder Nageln, möglich sein. Das gewellte äußere Rohr hat vornehmlich die Aufgabe, das Innenrohr zu schützen und Längenänderungen warmgehender Leitungen aufzufangen. Schallschutzforderungen der DIN 4109 werden ohne zusätzliche Vorkehrungen erfüllt. Angesichts einer Vielzahl auf den europäischen Markt drängender Anbieter

157 3.4 • Wasseranlagen

sollte darauf geachtet werden, dass eine DVGW-Zulassung für Trinkwasserinstallation vorliegt.

Hausanschluss

Der Hausanschluss ab der Versorgungsleitung unter der Straße bis hin zum Wasserzähler ist Sache des Wasserversorgungsunternehmens (WVU: Wasserwerk, kommunales Tiefbauamt o. a.). Hierzu bedarf es eines möglichst frühzeitig gestellten Wasserlieferungsantrages von Seiten des Bauherrn. Die Anschlussgebühr besteht i. d. R. aus einer Grundgebühr (auch als Anschlussgebühr bezeichnet) und den Herstellungskosten, wobei die Grundgebühr meist nach der Länge der Straßenfront des anzuschließenden Grundstückes oder der zulässigen Geschossfläche bemessen wird. (Die im jeweiligen Bebauungsplan festgelegten Geschossflächen errechnen sich aus Grundstücksgröße × festgelegter Geschossflächenzahl.) Die Anschlussleitungen dürfen nicht überbaut werden, damit sie stets freizulegen sind. Sie müssen auf dem kürzesten Wege von der Versorgungsleitung unter der Straße zum Gebäude geführt werden und zwar möglichst geradlinig und rechtwinklig zur Grundstücksgrenze. Sie dürfen auch nicht über Nachbargrundstücke führen. Jedes Grundstück erhält einen eigenen Anschluss, falls bei ausgedehnten Grundstücken erforderlich, auch weitere Anschlüsse. Bei erdverlegten Trinkwasserleitungen sind Verunreinigungen durch höher liegende Abwasserleitungen nicht absolut auszuschließen. Deshalb müssen diese, sofern der Abstand geringer als 1 m ausfällt, tiefer als die Trinkwasserleitung verlegt werden. Wird zu anderen Rohrleitungen oder Kabeln ein Abstand von 20 cm (zwischen Außenflächen gemessen) unterschritten, muss die Trinkwasserleitung in einem Schutzrohr verlegt oder andere Schutzmaßnahmen getroffen werden, wie in DIN 1988-100 und 200 „Technische Regeln für Trinkwasser-Installationen (TRWI)“ festgelegt wurde. DIN EN 805 „Wasserversorgung – Anforderungen an Wasserversorgungssysteme und deren Bauteile außerhalb von Gebäuden“ enthält annähernd gleichlautende Forderungen. In sicherer frostfreier Tiefe gelangt die Trinkwasser-Anschlussleitung ins Gebäude und endet am Wasserzähler. Die Überdeckungshöhe beträgt gem. DIN EN 805, abhängig von Klima, Nennweite und Bodenverhältnissen, i. d. R. 1,0–1,8 m. Für die Gebäudeeinführung ist in der Außenwand ein Mantelrohr einzubauen. Der Zwischenraum zwischen Anschlussleitung und Mantelrohr ist mit dauerelastischen oder plastisch bleibenden Füllmitteln gas- und wasserdicht auszufüllen. Auch können so Scherspannungen, die sich beim unterschiedlichen Setzen von Bauwerk und Baugrubenverfüllung einstellen, ausgeglichen werden. PE-Leitungen werden ihrer Korrosionsunempfindlichkeit und Elastizität wegen als Anschlussleitungen bevorzugt. Bei Verwendung metallischer Anschlussleitungen ist im Bereich der Gebäudeeinführung ein Korrosionsschutz vorzusehen.

Stockwerksleitung

Steigleitungen

3.4.4

Rohrbe- und -entlüfter

Wasserzähleranlage 000 Σm³

Verteilung

FIL

Absperrarmatur

000 Σm³

Wasser- Volumenzähler

Rückflussverhinderer

FIL

Filter

Druckminderer

Druckspüler

Durchgangsventil mit Rückflussverhinderer

Entnahmearmatur/ Entleerungsventil

Rohrbe- und -entlüfter mit Tropfwasserleitung .. Abb. 3.112  Wasserleitungssystem im Gebäude. Dargestellt unter Verwendung der Symbole gem. DIN 1988-200

Jede Wohnung oder sonstige Nutzungseinheit sollte, wie z. B. in der BauO NW festgelegt, einen eigenen Wasserzähler erhalten. Der Wasserzähler soll in dem Raum installiert werden, in den die Anschlussleitung eingeführt wird. Dies ist im Regelfall ein frostfreier Raum, ggf. ein Hausanschlussraum, mit einer straßenseitigen Außenwand. Leitungsführung wie auch Anordnung des Zählers werden i. A. mit dem Wasserversorgungsunternehmen festgelegt. Gelegentlich sind Wasserzähler außerhalb von Gebäuden in Schächten unterzubringen. Lichte Mindestabmessungen für Anschlussleitungen bis einschließlich DN  40 betragen 1,20/1,00 m bei mind. 1,80 m Höhe und mind. 70 cm breitem Einstieg. Anschlussleitungen größerer Nennweite bedingen darüber hinausgehende Schachtabmessungen. Die Schächte sollen außerhalb von Verkehrsflächen angeordnet werden.

3

158

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

1 höchstmöglicher Wasserspiegel

2 3 4

RV

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RV

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.. Abb. 3.114  Rohrbelüfter (hier Bauart E) werden an den oberen Endungen von Wasser-Steigleitungen angeordnet. Links: Nachdem die Luft beim Füllen der Leitungen entwichen ist, wird der Schwimmer gegen den Ventilsitz gedrückt. Rechts: Bevor unerwünschter Unterdruck in den Leitungen entsteht, gibt der Schwimmer den Ventilsitz frei und lässt Luft in das Leitungssystem nachströmen

000 Σm³

Rohrbruch .. Abb. 3.113  Durch einen Rohrbruch oder durch eine Absperrung und Entleerung der Trinkwasseranlage kann ein Unterdruck bis 0,8 bar in der Trinkwasseranlage entstehen. Ohne Sicherungsmaßnahmen kann aus dem Behälter im obersten Geschoss Wasser rückgesaugt werden (Abb. nach DIN 1988)

3.4.5

Leitungsinstallation in Gebäuden

Der Arbeitsbereich der ausführenden Firmen beginnt hinter dem Wasserzähler. Zwei Absperrventile ermöglichen ein Auswechseln des Zählers, ein Entleerungsventil das Entleeren der Anlage. Außerdem verhindert ein Rückflussverhinderer bei etwaigem Unterdruck im Netz, dass Wasser ins Versorgungsnetz zurückfließt (. Abb. 3.112). Dahinter schließt sich i. A. die Verteilerbatterie an. Im Wohnungsbau erhalten alle Wohnungen eine eigene Zuleitung, außerdem die Heizung, die Waschküche wie auch frostgefährdete Bereiche (Garten). Bei größeren Gebäuden kommen Klimaanlagen, Warmwasserversorgungssysteme, Küchenanlagen, Feuerlöscheinrichtungen etc. hinzu. Druckspülersysteme können ebenfalls eine eigene Zuleitung erhalten, da Betätigungen von Druckspülern oft erhebliche Druckschwankungen im Wassernetz bewirken. Die einzelnen Stränge der Verteilerbatterie werden übersichtlich zusammengefasst und beschildert. Sie lassen sich im Falle von Reparaturarbeiten einzeln absperren und entleeren. Von den Steigleitungen zweigen Stockwerksleitungen in mind. 1,10 m Höhe über Oberkante Fußboden ab. Für jedes Geschoss bzw. jede Wohnung ist eine Absperreinrichtung vorzusehen. An Zapfstellen soll zwischen Auslauf und höchstmöglichem Wasserspiegel darunter befindlicher Becken, Wannen, Spülen usw. mind. 40 mm Abstand eingehalten werden. (Bei Bidets, Wasch- und Spülmaschinen verhindern Durchfluss-Rohrbelüfter ein rücksaugen verschmutzten Wassers ins Netz.)

.. Abb. 3.115  Rohrschellen mit elastischer schalldämmender Einlage

Übliche Querschnitte für Anschlüsse von Verbrauchsstellen und Stockwerksleitungen im Wohnungsbau haben die Nennweiten DN 15, 20, 25 (in mm) bzw. 1/2", 3/4", 1" (in Zoll) für Stahlrohr und 15 × 1, 22 × 1,5, 28 × 1,5 für Kupferrohr (Außendurchmesser  ×  Wandstärke). Weitergehende Angaben über Leitungsführungen enthält ▶ Kap. 1. Im Falle eines Druckabfalls (Rohrbruch, Pumpenausfall im öffentlichen Leitungsnetz muss das Rücksaugen von kontaminiertem Wasser in das Leitungssystem verhindert werden (. Abb. 3.113). Dazu sind gem. DIN 1988 unterschiedliche Sicherungsmaßnahmen wie Rückflussverhinderer, Rohrbelüfter oder Rohrtrenner erforderlich (siehe . Abb. 3.114). Aus Schallschutzgründen sollten zur Befestigung nur Rohrschellen mit elastischer Dämmeinlage verwendet und in Wandschlitzen verdeckt geführte Rohrstränge mit Dämmstoffen umgeben werden, um die Übertragung von Fließgeräuschen zu vermindern. Eine Wärmedämmung ist gem. DIN 1988-200 stets erforderlich, nicht nur in Wandschlitzen von Außenwänden, sondern auch um Schwitzwasserbildung oder eine Erwärmung des Trinkwassers zu vermeiden, insbesondere im Bereich von Wärmequellen (WW- u. Heizungsleitungen). Die erforderliche Dämmschichtdicke bei üblichen Betriebsbedingungen im Wohnungsbau enthält ▶ Abschn. 1.2 und . Tab. 3.39. Es empfiehlt sich die Verwendung von geschlossenzelligen Materialien

159 3.4 • Wasseranlagen

.. Tab. 3.39  Mindestdämmschichtdicken für kalte Trinkwasserleitungen. Richtwerte gem. DIN 1988-200 bei einer Wärmeleitfähigkeit des Dämmstoffes von λ = 0,040 W/(m·K). Für andere Wärmeleitfähigkeiten sind die Dämmschichtdicken (bezogen auf einen Durchmesser von d = 20 mm) entsprechend umzurechnen Einbausituation

Dämmschichtdicke

Frei verlegt, in nicht beheizten Räumen, Umgebungstemperatur ≤ 20 °C (nur Tauwasserschutz)

9 mm

Verlegt in Rohrschächten, Bodenkanälen und abgehängten Decken, Umgebungstemperatur ≤ 25 °C

13 mm

Stockwerksleitungen und Einzelzuleitungen in Vorwandinstallationen

Rohr-in-Rohr oder 4 mm

Stockwerksleitungen und Einzelzuleitungen im Fußbodenaufbau (auch neben nichtzirkulierenden Trinkwasserleitungen warm)

Rohr-in-Rohr oder 4 mm

Stockwerksleitungen und Einzelzuleitungen im Fußbodenaufbau neben warmgehenden zirkulierenden Rohrleitungen

13 mm

mit hohem Wasserdampfdiffusionswiderstand. Ein Schutz vor Tauwasserbildung kann bei Rohr-in-Rohr-Systemen entfallen. Bei horizontaler Führung vor Wänden, beispielsweise in Vorwandinstallationen, sollte die Kaltwasserleitung nicht oberhalb anderer Leitungen liegen, damit an unzureichend gedämmten Stellen auftretendes Schwitzwasser nicht auf darunter befindliche Leitungen abtropfen kann. Frostgefährdete Leitungen, von z. B. Armaturen zu Wandaußenseiten, müssen im kritischen Bereich entleerbar sein oder anderweitig geschützt werden (z. B. durch eine Begleitheizung, vgl. . Abb. 4.195), da eine Dämmung bei längeren Stillstandszeiten keinen ausreichenden Schutz bietet. Die Probleme können umgangen werden durch Verwendung frostsicherer und damit wartungsfreier Armaturen, gekennzeichnet durch ihren langen waagerecht in die Außenwand einzubauenden Spindelschaft. Das frostgefährdete Ventil befindet sich tief in der Wand außerhalb der Frosteinwirkung. Beim Schließen des Ventils entleert es sich automatisch nach außen. Rohrbelüfter und Rückflussverhinderer, entsprechend DIN 1988-100, sind integriert. Ventilbetätigung: üblicher Drehgriff oder abziehbarer Steckschlüssel (gegen unbefugte Betätigung). Vorausgesetzt wird, dass sich hinter der Außenwand frostfreie, möglichst beheizte, Räumlichkeiten befinden. Vorgehängte Kaltfassaden bedingen einen entsprechend langen Schaft. Rohrbelüfter auf den oberen Endungen von Kalt- und Warmwasser-Steigleitungen lassen beim Füllen der Leitungen die darin befindliche Luft entweichen (Bauart E). Sie verhindern außerdem, dass bei Reparaturarbeiten im Leitungssystem ein Unterdruck entsteht und dabei verunreinigtes Wasser ins Wasserleitungsnetz zurückgesaugt wird (z. B. aus einer Wanne oder Spüle auf dem Wege einer im Wasser befindlichen Schlauchbrause). Ist die Schwimmerdichtung defekt (was oft bereits nach einem Jahr der Fall ist), übernimmt eine Kugel provisorisch ihre Funktion. Dabei austretendes Wasser signalisiert den Schaden; es wird von einem Tropfwassertrichter aufgefangen. Ihre Tropfwasserleitungen (mind. DN 20) müssen über einen Geruchverschluss an die Entwässerung angeschlossen werden, z. B. einen Badewannenüberlauf oder Waschtischablauf. Rohrbelüfter entfallen, wenn ausschließlich

Druckspüler angeschlossen sind. Rohrbelüfter ohne Tropfwasserleitung (Bauart D) sind gem. DIN 1988-200 nur dort zulässig, wo austretendes Wasser keinen Schaden bewirken kann, z. B. in geschlossenen Duschkabinen. Im Nichtwohnungsbau können bzw. müssen weitere Maßnahmen zum Schutz des Trinkwassers getroffen werden (Rohrtrenner, Rohrunterbrecher, freier Auslauf u. a. m.). Es wird zwischen Einzel- und Anlagensicherung unterschieden. Nach Fertigstellung des Rohrnetzes ist eine Dichtheitsprüfung vorzunehmen. Abschließend sollte eine gründliche Spülung vorgenommen werden, um Feststoffe wie Lötmittelreste, Späne oder Schmutzteile aus dem Rohrinnern zu entfernen. Abgesehen von hygienischen Vorbehalten können in Rohrleitungen verbliebene Feststoffe empfindliche Armaturen schädigen sowie Korrosionsvorgänge einleiten. Eine gelegentlich bei Kupferrohren auftretende Korrosionsform, der Lochfraß, ist auf eingeschwemmte Fremdpartikel zurückzuführen. Die Spülung sollte mit filtriertem Wasser erfolgen, was die rechtzeitige Installation eines Wasserfeinfilters (. Abb. 3.110) voraussetzt. Bis zur Übergabe sind die Leitungen vollständig mit Wasser zu füllen und vor versehentlichem Öffnen zu sichern. Eine Teilfüllung muss aus Gründen der Korrosionsgefährdung ausgeschlossen sein. Andernfalls können sich an der Dreiphasen-Grenzlinie (metallischer Werkstoff/Wasser/ Luft) ungleichmäßige Oxidschichten bilden, was weitere Korrosionen nach sich zieht. Besteht Frostgefahr, kann die Leitung mit ölfreier Luft ausgeblasen und getrocknet werden. 3.4.6

Wasserdruck

Die Verteilung des Trinkwassers über ein Leitungsnetz im Anschluss an den Hausanschluss erfolgt durch den Wasserdruck, der in der Regel durch das Wasserversorgungsunternehmen zur Verfügung gestellt wird. Wenn der Druck zur Verteilung des Wassers im Leitungsnetz nicht ausreicht, muss eine Druck­erhöhungsanlage (DEA) installiert werden. Dies gilt natürlich auch für den seltenen Fall einer Eigenversorgungsanlage (Brunnenanlage) oder bei der Speicherung von Regenwasser für Nichttrinkwasserzwecke.

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Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

Ruhedruck = Statischer Überdruck an einer bestimmten Stelle der Wasserverbrauchsanlage, wenn keine Wasserentnahme erfolgt. Ist vom jeweiligen Netzdruck abhängig. Fließdruck = Statischer Überdruck an einer Messstelle in der Wasserverbrauchsanlage während einer Wasserentnahme. Er ist niedriger als der Ruhedruck. Erforderliche Fließdrücke: ≥ 0,5 bar Überdruck für alle Zapfventile, ≥  1,0  bar Überdruck für elektrische Durchlauferhitzer ab 9/18 kW, ≥ 1,2 bar Überdruck für Druckspüler der Nennweite  20 (gängigstes Modell). Mit Rücksicht auf Druckschwankungen im Netz sollte ein Fließdruck von mind. 1,5 bar angestrebt werden. Hohe Drücke verursachen starke Geräuschentwicklungen an Armaturen. Die Schallschutznorm DIN 4109 sieht 5 bar als Obergrenze vor. Ab 6  bar sprechen die Sicherheitsventile elektrischer Warmwasserbereiter an. Bei zu hohen Drücken können Druckminderventile in den Zuleitungen angeordnet werden. Sofern der Wasserdruck an höhergelegenen Entnahmestellen nicht dem erforderlichen Ruhedruck entspricht, werden Druckerhöhungsanlagen erforderlich. 3.4.7

Feuerlöschsteigleitung Trinkwasserversorgung

Druckerhöhungsanlagen

.. Abb. 3.116  Wasserversorgung eines Hochhauses mit Trinkwasser- und „nasser“ Feuerlöschsteigleitung. Der untere Bereich steht unter Netzdruck, die höhergelegenen Geschosse werden über Druckerhöhungsanlagen versorgt. Da an den oberen Zapfstellen 1,5 bar möglichst nicht unterschritten, an tiefer gelegenen Zapfstellen 5 bar nicht überschritten werden sollen, ergeben sich mehrere Druckzonen. Am obersten Hydranten der Feuerlöschsteigleitung ist im Regelfall ein Ruhedruck von mind. 3 bar erforderlich

mittelt werden. Aus einem Rohrreibungsdiagramm gem. DIN  1988 werden die Rohrdurchmesser des Leitungssystems ermittelt. (Hinweis: vereinfachtes Verfahren, Rohrdimension aus Tabellen DIN 1988-300).

Leitungsdimensionierung

Durch eine einfache Überschlagsrechnung, die bis auf wenige Ausnahmen ausreicht, kann der verfügbare Druck abhängig vom Druck an der Hauseinführung für das Leitungsnetz abgeschätzt werden. Dazu sind folgende Rechenschritte erforderlich: 1. Der Mindestversorgungsdruck nach Druckminderer oder Druckerhöhungsanlage muss bekannt sein (pmin). 2. Der Druckverlust aus geodätischem Höhenunterschied wird ermittelt (entspricht dem Druck der Wassersäule von dem obersten Teil der Trinkwasseranlage und der Hauseinführung) (pgeo). 3. Der Druckverlust in Apparaten (Wasserzähler, Filter, Enthärtung, Dosieranlage etc.) wird geschätzt (pA). 4. Der Mindestfließdruck der angeschlossenen Zapfstellen wird festgelegt (nach Typ der Zapfstellen) (pmin FI). 5. Der Druckverlust von Stockwerks- und Einzelzuleitungen wird geschätzt (pSt). 6. Die Einzelwiderstände innerhalb des Leitungssystems werden prozentual geschätzt. 7. Die Summe der zu überwindenden Druckverluste ergibt sich aus der Summe der Einzelverluste 2–6. 8. Von dem zur Verfügung stehenden Druck an der Hausübergabeleitung (Ziff. 1) wird die Summe aus Ziff. 7 subtrahiert. Dieser Druck steht für das Leitungssystem zur Verfügung. Mit einer Abschätzung der Gesamtlänge des Trinkwassersystems (ungünstigster Leitungsweg) kann der zur Verfügung stehende Druck je m Rohrleitung er-

Grob überschlägig kann mit einer Druckabnahme bzw. -zunahme von 1 bar pro 10 m Höhe (10 m Wassersäule) gerechnet werden, abzüglich folgender Druckverluste, die sich aus Widerständen im Netz ergeben: Rohrreibungswiderstände (ca. 0,15–0,03 bar pro Meter Rohrleitung), Wasserzählerwiderstand (ca. 0,5 bar), Apparatewiderstände, z. B. aus Filter (ca. 0,2 bar) oder Dosiergeräten.

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3.4.8

Wasserdruckerhöhungsanlagen

Wasserdruckerhöhungsanlagen werden bei nicht ausreichendem Versorgungsdruck vorgesehen. Gebräuchliche Systeme sind: Behälteranlagen bestehen aus Druckkesseln und Pumpen in mehreren Varianten. Die mit Wasser und komprimierter Luft gefüllten Behälter (in verschiedenen Schaltungen) bilden ein Druckreservoir, um pumpenseitig die Anzahl der Schaltspiele zu reduzieren. Zudem fängt das Luftpolster Druckstöße auf. Platzbedarf: ab etwa 1,5 bis zu 2,5 m² Grundfläche, je nach Leistung. Behälterlose Durchlaufanlagen bestehen aus mehreren drehzahlgeregelten Kreiselpumpen in Kaskadenschaltung und arbeiten druckstoßfrei. Platzbedarf: etwa 0,5 bis 2 m².

-

161 3.4 • Wasseranlagen

Für den Fall eines Pumpenausfalls muss sichergestellt sein, dass eine weitere Pumpe eingeschaltet und die Störung angezeigt wird. Wasserdruckerhöhungsanlagen werden gewöhnlich aus Gründen der Betriebsüberwachung und der Geräuschübertragung in belüfteten Kellerräumen untergebracht. Der Aufstellraum sollte nicht in unmittelbarer Nähe von Schlaf- und Wohnräumen liegen. Eine schallgedämmte Aufstellung ist wegen der Betriebsgeräusche zu empfehlen, ebenso ein ausreichend bemessener Entwässerungsanschluss. Normalerweise steht bei Gebäuden größerer Höhe der untere Gebäudebereich unter Netzdruck; der obere Bereich wird von der Druckerhöhungsanlage über Druckleitungen versorgt. Ab einer bestimmten Gebäudehöhe sind mehrere Druckzonen einzurichten, . Abb. 3.116. Die Bemessung von Wasserversorgungsanlagen erfolgt nach DIN 1988 bzw. DIN EN 806. 3.4.9

Regenwasser- und Grauwassernutzungsanlagen (vgl. ▶ Abschn. 3.1.21 und 3.1.22)

In der Bundesrepublik Deutschland sind über 95 % der Gebäude an das öffentliche Trinkwassernetz angeschlossen. Der Trinkwasserbedarf wird überwiegend aus Grundwasservorkommen gedeckt. Kritisch wird das seit einigen Jahren beobachtete Absinken des Grundwasserspiegels betrachtet. Ursache sind technische Eingriffe in die Natur wie u. a. Uferbegradigungen und Versiegelung von Oberflächen. Eine geeignete Versickerung von Oberflächenwasser lässt sich als eine mögliche Schutzmaßnahme nicht immer durchführen. Die Regenwassernutzung von Dachflächen für Nichttrinkwasserzwecke zur Reduktion des Trinkwasserverbrauchs ist eine mittlerweile anerkannte Methode, um die Grundwasserressourcen zu schonen. Die Regenwassernutzung bringt neben der Einschränkung des Trinkwasserverbrauchs auch eine Entlastung der Kanalisation und der Klärwerke mit sich. Dies setzt jedoch eine genaue Analyse der Nichttrinkwasserverbrauchsstruktur bei größeren Gebäuden und eine geeignete Speichergröße für das aufgefangene Regenwasser voraus. Nutzungsmöglichkeiten von Regenwasser: Toilettenspülung, Urinale (Hauptnutzungsmöglichkeit), Wäschewaschen (Grauwasser ungeeignet), Gartenbewässerung (Grauwasser ungeeignet).

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Auswirkungen einer Trinkwassersubstitution: Rückhaltewirkung bei starken Regenereignissen: Abflussspitzen, die zur Überlastung des Kanalnetzes führen, werden abgeflacht. Finanzielle Einsparungen sind insbesondere bei größeren Anlagen (Krankenhäuser, öffentliche Sanitärräume) zu erwarten. Die Kosten werden wesentlich von der Größe

des Regenwasserspeichers bestimmt. Deshalb ist eine Simulationsrechnung mit dem Ziel der Optimierung der Speichergröße durchzuführen. Ziel ist es, eine hohe Bedarfsdeckung bei möglichst kleinem Speichervolumen zu erzielen. Voraussetzung ist immer, dass eine ausreichende Dachfläche zur Verfügung steht. Wird ein Regenwasserspeicher zu groß gewählt, besteht die Gefahr, dass das Algenwachstum im Speicher zu groß ist. Bei einem zu kleinen Speicher wird schnell der Speicher gefüllt sein und ein großer Teil über den Überlauf verloren gehen. Als ökologisch angemessene und ökonomisch günstige Alternative zur Regenwassernutzung bietet sich die Versickerung des anfallenden Regenwassers an Ort und Stelle an. Sie entspricht dem natürlichen Wasserhaushalt. Voraussetzung sind ein ausreichend wasseraufnahmefähiger Boden und topografisch günstige Verhältnisse. (Ausführlicher ab ▶ Abschn. 3.1.20). zz Regenwassernutzung

Die Trinkwasserverordnung vom 01.01.2003 verschärft die vorher geltenden Grenzwerte und stellt für Wasserversorger und Hersteller eine Herausforderung dar. Alle Materialien, die mit dem Trinkwasser in Berührung kommen, müssen so beschaffen sein, dass sie die definierte Trinkwasserqualität nicht gefährden. Die Trinkwasserverordnung stellt an Regenwassernutzungsanlagen spezielle Anforderungen. Im § 3 der Trinkwasserverordnung ist die Begriffsbestimmung „Trinkwasser“ und „Wasser für den täglichen Gebrauch“ neu definiert. Hier zeigt sich, dass das Wasser, welches direkt oder indirekt mit dem menschlichen Körper in Verbindung kommt, die Qualität von Trinkwasser haben muss. In eigen genutzten Wohnhäusern bzw. bei Anlagen im privaten Bereich kann davon jedoch abgesehen werden. Wird in Mietshäusern eine Regenwassernutzungsanlage vorgesehen, muss beispielsweise neben dem Regenwasseranschluss für die Waschmaschine parallel auch ein Trinkwasseranschluss vorhanden sein, damit dem privaten Nutzer die freie Wahl bleibt. Betriebswasseranlagen, und dazu zählen die Regenwassernutzungsanlagen, sind nach § 13 der Trinkwasserverordnung grundsätzlich den Gesundheitsämtern anzuzeigen. Im öffentlichen Bereich, und dazu zählen Schulen, Kindergärten, Krankenhäuser, aber auch Gaststätten und sonstige Gemeinschaftseinrichtungen, muss das Gesundheitsamt nach §  18 der Trinkwasserverordnung die Überwachung dieser Anlagen übernehmen. Selbstverständlich geht aus der Trinkwasserverordnung auch hervor, dass nach wie vor Trinkwasserleitungen und Leitungen der Regenwassernutzungsanlage nicht miteinander verbunden werden dürfen. Die hierzu notwendigen Sicherheitseinrichtungen werden in der DIN 1988, der DIN 1989, aber auch in der DIN EN 1717 geregelt. Regenwasserleitungen unterliegen der Kennzeichnungspflicht, und es muss eine Verwechslungsgefahr ausgeschlossen werden. Die Einsatzmöglichkeit von Regenwas-

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Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

sernutzungsanlagen ist damit eingeschränkt. Der betriebliche Einsatz von Regenwassernutzungsanlagen unterliegt keiner konkreten Einschränkung, solange das Wasser nicht „für den menschlichen Gebrauch“ und nicht bei bestimmungsgemäßen Gebrauch „auch nur vorübergehend mit dem menschlichen Körper in Kontakt“ kommt. Der Einsatz des Regenwassers zur Toilettenspülung ist problemlos möglich. Systembeschreibung: Das auf Dachflächen anfallende Niederschlagswasser wird vorgefiltert einem Behälter, einer Zisterne, zugeführt, die sich entweder im Keller oder neben dem Gebäude im Erdreich befindet. Bei Wasserentnahme an den Verbrauchsstellen (WC, Gartenzapfstelle, Waschmaschine) fördert eine Pumpe das gespeicherte Regenwasser in vom Trinkwassernetz getrennten Leitungen zu den Verbrauchsstellen. Fällt mehr Regenwasser an, als der Behälter fassen kann, wird das überschüssige Wasser per Überlauf der Kanalisation oder eine Sickeranlage zugeführt. Sinkt der Regenwasserspiegel im Behälter unter eine kritische Marke, wird Wasser aus dem Trinkwassernetz nachgespeist. Auffangflächen: Flachdächer mit Kiesschüttungen sind gut geeignet. Bituminöse Teerpappen sind vollkommen ungeeignet. Eindeckungen aus Betondachsteinen (Pfannen) bewirken eine gewisse Aufhärtung des sauren Regenwassers. Eindeckungen aus Ton oder Schiefer verhalten sich chemisch neutral. Metalleindeckungen (Kupfer, Zink, Blei) können einen erhöhten Metallgehalt im Wasser verursachen, so dass dieses zur Gartenbewässerung weniger gut geeignet ist. Gründächer sind als Regenwasserkollektoren ungeeignet (intensive Begrünung). Eine erhöhte Verdunstung und die Grünpflanzen bewirken eine Verringerung des Abflusses um etwa 50 %. Das Wasser ist bräunlich gefärbt und hat einen erdigen Geruch. Bei extensiver Begrünung ist eine Nutzung ggf. möglich. Noch vorhandene Asbestzement-Dächer sind ungeeignet, da gesundheitlich problematisch. Ausgewaschene Fasern setzen zudem feines Filtergewebe zu. Flächen von Straßen- und Parkflächen sind wegen Reifenabriebs und Benzin- bzw. Ölrückständen nicht geeignet. Dachflächen von Industriegebäuden oder Gebäude in Gegenden mit hohen Schadstoffanteilen in der Luft sind ungeeignet.

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Im Regenwasser enthaltene Schmutz- und Schwebstoffe sollten, soweit möglich, zurückgehalten werden, damit es nicht zu einer Verschlammung des Sammelbehälters mit entsprechender Qualitätsminderung des Speicherwassers kommt. Es gibt verschiedene Filtersysteme. In Regenfallrohre können sog. Fallrohrfilter eingebaut werden. Für horizontale Leitungen (Sammelleitungen mehrerer Fallrohre) eignen sich zentrale Filter (sog. Zyklonenfilter, Wirbelfilter).

Fallrohrfilter leiten das stets an den Fallrohrinnenwandungen abwärts fließende Wasser durch perforierte Wandungen (Siebe) nach außen ab in eine Leitung, die zur Zisterne führt. Verunreinigungen wandern im Fallrohr nach unten in die Kanalisation bzw. Sickeranlage. Fallrohrfilter sind weitgehend wartungsfrei. Zu berücksichtigen ist, dass für jedes Fallrohr ein Filter einschließlich Ableitungen für gefiltertes Wasser und Restwasser mit ausgefilterten Verunreinigungen erforderlich ist. Zentrale Filter gibt es in mehreren Ausbildungen. Zyklonenfilter arbeiten nach dem gleichen Prinzip: das waagerecht zuströmende Wasser wird in drehende Bewegung versetzt, so dass es mittels Zentrifugalkraft durch die Filterwandungen gedrückt wird. Zentrale Filter werden i. A. im Erdreich angeordnet, z. T. auch direkt im oberen Bereich des Speichers. Vorteilhaft ist, dass unabhängig von der Anzahl der Fallrohre nur ein Filter erforderlich wird. Zu berücksichtigen ist bei Wirbelfiltern ein Höhenunterschied zwischen Ein- und Auslauf von beinahe 40 cm. Ohne Höhenversatz arbeiten zentrale Filter mit Sieben in den horizontalen Leitungen. Eine regelmäßige Reinigung des Sie­ bes über einen Filterschacht ist sicherzustellen. Bei allen Filtern sollte auf leichte Reinigungsmöglichkeit und wartungsfreundliche Ausbildung geachtet werden. Bei unzureichender Wartung besteht Verkeimungsgefahr im Sammelbehälter und Verstopfungsgefahr bei unterirdischer Versickerung. Ein Feinfilter von 0,2 mm Maschenweite kann dem Speicher nachgeschaltet werden. Die Regenwasserqualität ist von lokalen Gegebenheiten (benachbarte Industrien, verkehrsbedingte Emissionen, Dachausbildung, Taubenkot) und der Wartungsfrequenz (Beseitigung von Laub und Schlamm aus Rinnen und Filtern) abhängig. Im Allgemeinen kann davon ausgegangen werden, dass die Keimbelastung gering ist und unter den Grenzwerten liegt, die für Badegewässer gelten. Bei längerer Verweildauer des Wassers im Speicherbehälter, bei höheren Temperaturen sowie unter Lichteinwirkung können sich Algen entwickeln und/oder Gerüche entstehen. Auf eine Desinfizierung des Wassers sollte verzichtet werden. Es wird empfohlen, für das Wäschewaschen spezielle Waschmaschinen zu verwenden, die für einen Regenwasseranschluss eingerichtet sind, da saures Regenwasser aggressiv auf Teile des Gerätes einwirken könnte. Siebe, Düsen usw. müssen Schmutzteilchen tolerieren, die vom Regenwasser mitgeführt werden. Zu Beginn des Wasserabflusses von Dachflächen ist eine erhöhte Konzentration von Schmutzstoffen und Keimzahlen festzustellen (sog. Erstverwurf), hervorgerufen durch Dachabrieb, Moos, Samen, Laub, Insekten und tierische Exkremente (Abspüleffekt). Eine Vorrichtung zur Ableitung dieses kurzzeitig anfallenden, stärker kontaminierten Wassers ist zu empfehlen, sofern nicht Filter eingesetzt werden, die konstruktionsbedingt das erstablaufende Wasser in die Kanalisation/Versickerung ableiten.

163 3.4 • Wasseranlagen

Die Erfahrung zeigt, dass eine Speichermenge für 2–4 Wochen optimal ist. Bei Überdimensionierung sinkt die Qualität des gespeicherten Wassers (Trübung, evtl. Algenbildung). Auch ist ein periodisches Überlaufen durchaus erwünscht, damit auf der Wasseroberfläche schwimmende Stoffe, z. B. Pollen, über den Überlauf ausgeschwemmt werden (Oberflächenabskimmung). Bei zu geringer Speichermenge ist der Nachspeisebedarf an Frischwasser zu hoch. Grob überschläglich reicht ein Speichervolumen von etwa 2.000–3.000 Litern für einen Dreipersonenhaushalt aus (etwa  800–1.000 l pro Person), bei einem angenommenen Verbrauch (WC und Waschmaschine) von 50 l/Person und Tag bei einer nutzbaren Dachfläche von mind. 25–30 m²/Person (in der horizontalen Projektion gemessen). Das Speichervolumen sollte durch eine Simulationsrechnung unter Berücksichtigung von Regenangebot und Wasserbedarf ermittelt werden. Die Aufwendungen für die Zisterne haben den größten Anteil an den Gesamtkosten einer Regenwasser­ anlage. Zu berücksichtigen sind: regional zu erwartende Niederschlagsmengen (jahreszeitliche und jährliche Schwankungen), Auffangflächen unter Berücksichtigung eines Abflussbeiwertes, Personenzahl im Haushalt/Verbraucherkreis, Bedarfsstellen im Gebäude (WC, Waschmaschinen), Gartenzapfstellen und zu bewässernde Flächen.

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Anzustreben ist ein möglichst hoher Bedarfsdeckungsgrad bei minimalem Speichervolumen. Als Speicherbehälter finden Kunststoff-, Stahl- oder Stahlbetonbehälter Verwendung. Sie können im Kellerbereich oder außerhalb von Gebäuden in frostfreier Tiefe stationiert werden. Erdverlegte Behälter aus Beton oder Kunststoff kommen vorwiegend bei Neubauten in Betracht. Der Bodenaushub erfolgt dann gleichzeitig mit dem Baugrubenaushub, Betonbehälter sollten monolithisch sein. Verbindungen von Betoneinzelteilen können im Laufe der Zeit wasserdurchlässig werden. Eine entsprechend belastbare Zuwegung wird vorausgesetzt. Vorteilhaft ist die gleichmäßig kühle Lagerung. Leitungen zwischen Zisterne und Gebäude sollten frostfrei verlegt werden. Das betrifft besonders die Zuleitung. Als problematisch kann sich der Einbau bei Altbauten herausstellen, wenn unvermutet Leitungen (Gas, Wasser, Abwasser) bzw. Strom- oder Telefonkabel freigelegt werden und Wurzelwerk von Bäumen zu berücksichtigen ist. Für eine Aufstellung im Gebäude (Keller) kommen nur Kunststoffbehälter in Frage, die lichtundurchlässig sind, um Algenbildung weitgehend auszuschließen. (Übliche Volumina: 1.000 bis 2.000 l). Einfach zugängliche Reinigungsöffnungen (Mannlöcher) in Bodennähe erleichtern die Entfernung eingetragener Sedimente. Demgegenüber müssen erdversetzte Behälter für eine Reinigung leergepumpt werden.

Für nachträglich im Keller aufzustellende Behälter sollte der Transportweg ausreichend große Türöffnungen aufweisen. Einzuleitendes Niederschlagswasser wird den Behältern als beruhigter Zulauf so zugeführt, dass Sedimente auf dem Behälterboden nicht aufgewirbelt werden. Die Entnahmeleitung beginnt etwa 10 cm über dem Behälterboden. Günstiger ist eine Entnahme etwa 15 cm unter der Wasseroberfläche im Bereich der geringsten Verunreinigung. Der Einlauf befindet sich dabei unterhalb eines Schwimmers. Eine Druckerhöhungsanlage (Pumpe mit Druckausgleichbehälter) fördert das Regenwasser unter gleichbleibendem Druck zu den Bedarfsstellen. Die Betriebssicherheit kann durch den Einsatz von zwei Pumpen erhöht werden. Es sollten hochwertige Markenfabrikate aus korrosionsbeständigen Materialien (Kunststoff, Edelstahl) gewählt werden. Schallgedämmte Aufstellung und vibrationsunterbrechende Verbindungen sind anzustreben. Bei Erdspeichern kommen auch Tauchpumpen in Betracht, falls größere Strecken zu überwinden sind oder die Geräusche einer Pumpe nicht akzeptiert werden. Druckspüler erfordern gegenüber WC-Spülkästen höhere Drücke und damit eine größere Leistung der Förderanlage. Regenwasserzentralgeräte fassen Druckerhöhungsanlage, Nachspeisemodul, Feinfilter und Anlagensteuerung unter einer wandhängenden Abdeckung zusammen. Duplexanlagen beinhalten zudem einen Trinkwasser-Zwischenspeicher, so dass bei Regenmangel, Wartungsarbeiten oder Kanalrückstau die Versorgung der Bedarfsstellen aufrechterhalten werden kann. Elektroleitungen verbinden, soweit vorhanden, zentrales Steuergerät, Zisterne, Druckerhöhungsanlage und Trinkwassernachspeiseventil entweder als Steuerleitung oder als Anschluss an das Stromnetz. Eine Messvorrichtung zur Erfassung des Wasserstandes im Behälter steuert die Trinkwassernachspeisung und schützt die Pumpe der Druckerhöhungsanlage vor Trockenlaufschäden. Ein Schwimmerschalter in der Zisterne sorgt im Falle eines Wassermangels (längere Trockenperiode oder erhöhter Verbrauch) dafür, dass ersatzweise Wasser aus dem Trinkwassernetz nachgespeist wird, . Abb. 3.66. Der Überlauf der Zisterne in Form eines Siphons sollte ca. 30 cm Geruchverschlusshöhe aufweisen, um auch längere Trockenperioden überbrücken zu können. Empfehlenswert ist eine Versickerung des Überlaufwassers, sofern das Erdreich ausreichend wasserdurchlässig ist und der Grundwasserstand nicht zu hoch ist. Im Allgemeinen wird 1,5 m Abstand zwischen Einleitung und Grundwasserspiegel gefordert. Ein Rückstau aus dem Kanal ist auf diese Weise ausgeschlossen. Regenwasser-Grundleitungen einschließlich Kanalanschluss können i. d. R. entfallen. Zur Versickerung kommen Mulden, Rohrrigolen oder Schächte in Betracht (. Abb. 3.57). Mulden scheiden meistens aus, weil der Überlauf der Zisterne in der Regel mind. 1 Meter unter Oberkante Gelände liegt. Bei der Bemessung der Versickerungsanlage sollte davon ausgegangen werden, dass bei längerer Abwesen-

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Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

heit der Nutzer (Urlaub) und inzwischen gefüllter Zisterne das gesamte anfallende Regenwasser der Versickerung zufließt. Neben dem Überlaufwasser ist auch das in den Filtern anfallende Restwasser mit ausgefilterten Schmutzstoffen (Blätter, Moos) abzuführen. Andernfalls müsste für dieses Wasser ein Regenwasser- bzw. Mischwasser-Kanalanschluss vorgesehen werden. Bei Fallrohrfiltern lässt sich eine Versickerung in Mulden (. Abb. 3.58 und 3.61) meist ermöglichen und ist anzustreben. Bei zentralen, also unterirdisch platzierten Filtern mit Ablauf, treten insofern Probleme auf, als die im Wasser mitgeführten Feststoffe leicht ein Zusetzen der (unterirdischen) Versickerungsanlage bewirken können. Eine Rückstausicherung (vgl. ▶ Abschn. 3.1.18), z. B. als Hebeanlage, wird unumgänglich, wenn das Überlaufwasser einer Regen- oder Mischwasserkanalisation zugeführt wird und sich der Überlauf unterhalb der Rückstauebene befindet, was meistens der Fall ist. Die Einleitung in eine Schmutzwasserkanalisation ist, folgt man DIN 1986, nicht zulässig. Die Rückstauebene befindet sich im Regelfall in Höhe der Straßenoberkante. Rückstausicherungen haben die Aufgabe zu verhindern, dass bei Starkregen aus der Kanalisation rückstauendes kontaminiertes Abwasser in die Regenwasser-Zisterne gelangt. In Betracht kommen z. B. Hebeanlagen in Form von Tauchpumpen in einem Kellerablauf, die anfallendes Wasser über eine Rohrschleife bis über die Rückstauebene fördern (. Abb. 3.52 und  3.53). Ein Ausfall der Förderpumpe (Versagen wegen mangelnder Wartung/Stromausfall) kann bei weiterem Dachwasserzulauf zur Folge haben, dass die Zisterne „überläuft“ bzw. bei Rückstau Kanalwasser in das Gebäude gelangt. Hebeanlagen sind auch bei einem höher liegenden Straßenkanal erforderlich. Sofern sich der Überlaufsiphon der Zisterne oberhalb der Rückstauebene befindet, z. B. bei Hanglage, kann auf eine Rückstausicherung verzichtet werden. Zwischen Nichttrinkwasser-Rohrnetzen und TrinkwasserRohrnetzen dürfen keine unmittelbaren Verbindungen (weder fest noch lösbar) bestehen, um einen Übertritt von kontaminiertem Wasser in Trinkwasserleitungen mit Sicherheit auszuschließen. Die Trinkwassernorm DIN 1988 sieht vor, dass die frei über dem Einlauftrichter des Behälters endende Trinkwasser-Nachspeiseleitung einen Abstand von mind. 2 × DN Wasserleitung, aber mind. 20 mm einhalten muss. Eine Ausführung in unterschiedlichen Rohrmaterialien für Trink- und Regenwasser trägt dazu bei, Verwechslungen zu vermeiden. Für Regenwasser empfiehlt sich die Verwendung von Kunststoff (PE, PP) oder Edelstahl, da diese Materialien durch das leicht saure Regenwasser nicht angegriffen werden. Hieraus resultieren Mehrkosten (Steigleitungen und Wasserzähler für Trinkwasser sowie für Regenwasser) insbesondere in Mehrfamilienhäusern. Die Rohre und Entnahmestellen der Regenwassernutzungsanlage sind zu kennzeichnen. Zapfhähne sollten sicherheitshalber zur Kindersicherung abnehmbare Steckschlüssel erhalten. Im Erdreich verlegte Leitungen sind in frostfreier Tiefe zu verlegen.

KEIN TRINKWASSER

.. Abb. 3.117  Zapfarmaturen für Regenwasser (z. B. im Garten) müssen wie alle Nichttrinkwasser-Zapfstellen eindeutig gekennzeichnet sein, um auszuschließen, dass dieses Wasser als Trinkwasser genutzt wird. Gegebenenfalls ist eine Kindersicherung in Form eines abnehmbaren Armaturgriffes vorzusehen

Die Erstellung einer Regenwassernutzungsanlage ist dem Wasserversorgungsunternehmen mitzuteilen. Vor Anlagenerstellung sollten die Abrechnungsmodalitäten der Wasser- und Abwassergebühren geklärt werden. Üblicherweise werden die Abwassergebühren nach der bezogenen Trinkwassermenge abgerechnet. Im Falle einer Regenwassernutzung fällt jedoch mehr zu klärendes Schmutzwasser an, als der Trinkwasserverbrauch ausweist. Der Einbau eines Wasserzählers in das Regenwassernetz kann dieses Problem lösen. Gartenwasserleitungen sollten dann vor dem Zähler abzweigen, damit für dieses, auf dem Grundstück bleibende Wasser keine Kanalgebühren erhoben werden. Für Projekte mit größerem Wasseranfall außerhalb des Wohnungsbaues ist eine Regenwassernutzung nicht nur aus ökologischer Sicht dringend zu empfehlen, meistens erweist sie sich auch als ökonomischer Gewinn. In Betracht kommen z. B. Fahrzeugwaschanlagen, Löschwassertanks, Kühlwassersysteme, Grünflächenberieselung und Betriebswasseranlagen der Industrie. Planung und Auslegung dieser Regenwassernutzungs-Anlagen mit ihren jeweils unterschiedlichen Konzeptionen bleiben Fachingenieuren vorbehalten. zz Abwasserrecycling ( Grauwassernutzung)

DIN EN 12 056-2 unterscheidet bei Abwässern Grau- und Schwarzwasser. Ersteres enthält im Gegensatz zu Schwarzwasser keine menschlichen Exkremente. Grauwasser findet ausschließlich für die Toilettenspülung Verwendung. In Betracht kommen Abwässer aus der Körper- und Wäschereinigung. Aus ästhetischen und bakteriologischen Gründen sollte Grauwasser folgende Voraussetzungen erfüllen: Es soll keine Sink-, Schlamm- und Schwebstoffe (Sand, Haare, Textilfasern) enthalten. Andernfalls besteht erhöhte Verstopfungsgefahr für Armaturen und Filter. Es soll keine fäulnisfähigen Stoffe enthalten, bei deren Zerfall sich Gerüche entwickeln können. Es soll keine pathogenen Keime enthalten (Gefahr von Sprühinfektionen). Es soll möglichst keine oder nur eine geringe Trübung aufweisen.

-

3

165 3.4 • Wasseranlagen

Diese Anforderungen werden offenbar nur durch Einschaltung biologischer Klärverfahren mit Abwasserbelüftung erfüllt. Geeignet sind Belebtschlammanlagen und Tropfkörper mit Rückspülung (siehe . Abb. 3.83 und  3.84). Um Keime übertragbarer Krankheiten zu eliminieren, müssen Chemikalien eingesetzt werden. Für das Leitungsnetz sollten laugenresistente bzw. korrosionsbeständige Materialien (z. B. VPE) verwendet werden. Im Übrigen gilt weitgehend das zuvor unter „Regenwassernutzung“ Beschriebene. Ein allgemein anerkanntes, technisch ausgereiftes Abwasserrecycling-Verfahren steht noch aus. 3.4.10

.. Tab. 3.40  Durchschnittswerte für den Trinkwarmwasserbedarf für verschiedene Gebäudetypen Gebäudetyp

Warmwasserversorgung

Warmwasserbedarf

Einheit

Temperatur

Wohngebäude

30–60

l/Tag

60–65

Gaststätten/ Restaurant

15–45

l/Sitzplatz

60–65

Hotel/ Altenheime/ Kinderheime/ Pflegeheime

30–150

l/Person

60–70

Sportstätten

30–50

l/Person

60–65

Unterer Wert: einfacher Standard Oberer Wert: gehobener Standard bis Luxus.

zz Trinkwarmwasserversorgung im Wohnungsbau und wohnähnlichen Gebäuden

Trinkwarmwasser (TWW) wird zentral oder dezentral erzeugt. Die Wärmeerzeugung bei zentralen Anlagen erfolgt, je nach Wärmeerzeugungssystem, aus Energieträgern wie Gas (Biogas oder Erdgas), Öl (Bioöl oder Heizöl), Wärmepumpen oder Abwärme (Kraft-Wärme-Kopplung). Wesentliche Bestandteile der zentralen Warmwassererzeugung sind thermische Solarkollektoren, die häufig wegen der Inkohärenz von solarem Strahlungsangebot und Warmwasserbedarf mit zusätzlichen Systemen gekoppelt sind. Eine Übersicht ist in . Abb. 3.118 dargestellt. Dezentrale Anlagen werden i. d. R. mit Strom oder Erdgas betrieben. Der Einsatz von Strom (hochwertiger Energie bzw. Exergie) für die Warmwasserbereitung widerspricht dem Ziel nachhaltige, energieeffiziente Systeme zu verwenden. Es gibt allerdings Anwendungen, wie selten genutzte Bäder oder Warmwassererzeuger für Waschtische im Nichtwohnungsbau, bei denen eine andere Warmwassererzeugung unverhältnismäßig aufwändig wäre und eine elektrische Warmwasserbereitung vertretbar ist. Die notwendige Trinkwarmwassertemperatur ist an der Zapfstelle 40 °C, bei speziellen Anwendungen wie Großküchen auch bis zu 95 °C. Für eine thermische Desinfektion (s. u.) bei zentralen Systemen sind 60 °C und mehr notwendig. Bedarfsschwerpunkte in Wohnungen und wohnungsähnlichen Gebäuden sind Küche und Badezimmer. Nachfolgend aufgeführt die Verbrauchsstellen: Badewanne. Für ein Wannenbad werden i. M. 160 l Wasser (je nach Wannenvolumen und Körperabmessungen 120–180 l) von 40 °C benötigt (35 °C zuzüglich 5 K für Abkühlverluste infolge Wannenerwärmung). Dusche. Für ein Duschbad von 5 Minuten sind durchschnittlich 40 l von 37 °C anzusetzen. Waschtisch. Je nach Waschgewohnheit werden jeweils 5–20 l von etwa 35 °C gezapft. Bidet. Der durchschnittliche Verbrauch liegt bei 10–20 l von 40 °C.

-

-

Spüle. Je nach Anzahl der auf die Spüle angewiesenen Personen werden pro Spülvorgang etwa 10–20 l Wasser von 50 °C abgerufen.

Der durchschnittliche Warmwasserverbrauch in Haushalten beträgt 30–60 Liter, im Mittel 40 Liter pro Person und Tag, bezogen auf eine Wassertemperatur von 60 °C (siehe auch Feurich, Sanitärtechnik). Um 1 Liter Wasser um 1 K zu erwärmen sind 1,163 Wh erforderlich. Um 40 Liter Wasser um 50 K (von 10 °C auf 60 °C) zu erwärmen, sind 2326 Wh bzw. 2,326 kWh erforderlich. Unter Berücksichtigung von Bereitstellungsverlusten um ca. 10 % liegt der jährliche Energieverbrauch für die TWW-Bereitung pro Person bei 2,326 × 1,1 × 365 = etwa 943 kWh. Typische Werte für Trinkwarmwasserbedarf (. Tab. 3.40) sind auch für unterschiedliche Wohnungsgrößen angegeben, siehe . Tab. 3.41. zz Nicht mit der Wärmeerzeugungsanlage gekoppelte Warmwasserbereitung im Wohnungsbau

Mit Strom oder Gas betriebene Wassererwärmungsgeräte können sowohl zentral als auch dezentral eingesetzt werden, um Bedarfsstellen mit temperiertem Wasser zu versorgen. Eine Versorgung mehrerer (=  Gruppenversorgung) oder sämtlicher (=  Zentralversorgung) Warmwasserzapfstellen durch nur ein Gerät ist meist ökonomischer als die dezentrale Zuordnung jeweils eines Wassererwärmungsgerätes zu einer Verbrauchsstelle (= Einzelversorgung). Dabei kann von etwa 5 m als gerade noch wirtschaftlich vertretbarer Rohrleitungslänge zwischen Gerät und Zapfstelle ausgegangen werden. Lange Warmwasserleitungen sind aus folgenden Gründen unzweckmäßig: Energieverluste: Das beim Zapfvorgang in die Leitung nachgeströmte und nach dem Zapfvorgang dort verbliebene erwärmte Wasser kühlt während der Entnahmepausen ungenutzt ab.

-

166

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

1 2 3 4 5 6 7 8

A

B

9 10 11 12 13 WQ

14 15

AL WQ C

D

E

F

WP

16 17 18 19 20 21 22 23

WÜ

167 3.4 • Wasseranlagen

.. Tab. 3.41  Durchschnittswerte für den Trinkwarmwasserbedarf für verschiedene Wohnungsgrößen Wohnungsgröße

Personen

Warmwasserbedarf 60 °C/Tag

1-Zimmerwohnung o. Haus

1

50–95

2-Zimmerwohnung o. Haus

2–3

70–200

3-Zimmerwohnung o. Haus

2–5

95–250

4-Zimmerwohnung o. Haus

3–7

120–500

5-Zimmerwohnung o. Haus

4–9

200–500

6-Zimmerwohnung o. Haus

5–11

400–600

A

.. Abb. 3.120  Warmwassergeräte, die mehrere Entnahmestellen versorgen, sollten in der Nähe von Verbrauchsstellen mit hoher Zapffrequenz, wie z. B. Spülen und Waschtischen angeordnet werden. Die Entfernung zu Wannen spielt dagegen nur eine untergeordnete Rolle, weil hieraus resultierende Zeit-, Wasser- und Energieverluste bei den relativ großen Verbrauchsmengen kaum ins Gewicht fallen

B

C ..  Abb. 3.119  Die Trinkwassernorm DIN 1988-200 unterscheidet Einzelversorgung, Gruppenversorgung und zentrale Versorgung von Warmwasser-Verbrauchsstellen. A Einzelversorgung. Jede Warmwasserzapfstelle erhält ein eigenes mit Gas und Strom betriebenes Warmwassergerät. Günstig bei Altbausanierung, da weniger Wanddurchbrüche und grobe Schmutzarbeiten anfallen. B Gruppenversorgung. Mehrere beieinander liegende Warmwasserzapfstellen werden von jeweils einem Warmwasserbereiter versorgt. C Zentrale Wohnungs-Versorgung. Ein einziges Gerät versorgt alle Zapfstellen. Voraussetzung: Kurze Rohrleitungen.

Zeit- und Wasserverluste: Wird der Warmwasserzapfhahn geöffnet, muss i. d. R. erst der kalte bzw. abgekühlte Wasserinhalt der Zuleitung abfließen, bevor temperiertes Wasser ausfließt. Eine Ausnahme bilden Anlagen mit Zirkulationsleitungen (siehe . Abb. 3.134 und 3.136).

Bei Verbrauchsstellen mit großem Warmwasserbedarf, z. B. Badewannen, schlagen die vorgenannten Verluste nur wenig zu Buch. Daher sollte man Wassererwärmungsgeräte, die mehrere Bedarfsstellen beschicken, möglichst in der Nähe von Kleinverbrauchsstellen mit hoher Zapffrequenz, z. B. Küchenspülen, anordnen. zz Elektrisch betriebene WW-Bereiter

Sie können direkt an der Verbrauchstelle (dezentral) installiert werden. Infolge kurzer WW-Leitungen entstehen nur geringe Wasser- und Wärmeverluste. Strahl- oder spritzwassergeschützte Geräte (siehe . Tab. 6.8 und . Tab. 6.9) dürfen auch in Schutzbereichen von Wannen/Duschen (. Abb. 6.46) angeordnet werden.

.. Abb. 3.118  Übersicht über verschiedene zentrale Warmwasserbereitungssysteme. A Gruppenversorgung, elektrische Durchlauferhitzer. B Gruppenversorgung mit dezentralen Gaswasserheizgeräten. C Zentrale Warmwasserbereitung über Heizkessel (Gas/Öl) mit Speicher. D Zentrale Warmwasserbereitung über elektrische Luft/Wasser-Wärmepumpe, Wärmequelle (WQ) Außenluft (AL) oder Umgebungsluft. E Zentrale solarthermische Warmwasserbereitung mit Speicher und Zusatzwärmeerzeuger bei nicht ausreichender solarer Deckung. F Zentrale Warmwasserbereitung über Fernwärme

3

168

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

1

.. Tab. 3.42  Die Bereitschaftsverluste von WW-Speichern sind relativ gering. Hier die max. zulässigen Wärmeverluste gem. DIN EN 60 379

2

Speicherinhalt

Wärmeverlust in 24 Stunden

5 l

0,45 kWh

10 l

0,55 kWh

15 l

0,60 kWh

30 l

0,75 kWh

80 l

1,10 kWh

100 l

1,30 kWh

300 l

2,60 kWh

3 4 Warmwasser

6 7 8 9 10

A

Kaltwasser

5

Kaltwasser

Warmwasser

B

.. Abb. 3.121  Systemskizze druckloser und druckfester Speicher. Darstellung ohne Dämmung. A Drucklose Speicher versorgen nur eine Zapfstelle. Der aufgeheizte Behälterinhalt läuft bei Öffnen des Kaltwasserzuflusses über ein Überlaufrohr ab. Innendrücke können nicht auftreten, da der Behälter mit der Außenluft über das nicht absperrbare Überlaufrohr in Verbindung steht. B Druckfeste Speicher versorgen mehrere Entnahmestellen. Der erwärmte Behälterinhalt steht unter dem Betriebsdruck des Kaltwasser-Leitungsnetzes. Warmwasser wird durch Öffnen des bzw. eines Warmwasserhahns gezapft. Dieser kann sich auch in einem anderen Raum befinden

11

-

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Mischbatterien: Auch bei geschlossenem WW-Ventil besteht eine offene Verbindung zum Behälterinhalt. Systembedingt wird (ausnahmsweise) warmes Wasser rechts und kaltes Wasser links gezapft. Ein geschlossener Warmwasserspeicher muss dem Druck des Leitungsnetzes (max. 6 bar) gewachsen sein. Aufgrund der entsprechend dicken Wandungen ihrer Innenbehälter sind druckfeste (= geschlossene) Speicher erheblich teurer als drucklose (=  offene) Speicher (vgl. . Tab. 3.43). Druckfeste Warmwasserspeicher werden mit folgenden Sicherheitsarmaturen ausgestattet: Rückflussverhinderer (einschl. Prüfhahn). Er verhindert ein Rückfließen warmen Wassers ins Leitungsnetz. Sicherheitsventil (einschl. Prüfstutzen) mit Ablauftrichter. Das Ventil muss während des Aufheizens sichtbar Ausdehnungswasser freigeben.

HW

KW

Sicherheitsventilkombination

.. Abb. 3.122  An der Sicherheits-Ventilkombination mit dem Auffangtrichter ist der Druckspeicher äußerlich von drucklosen Speichern zu unterscheiden

Speicher haben wärmegedämmte, stets mit Wasser gefüllte Behälter, deren Wasser automatisch aufgeheizt wird. Die Wassertemperatur lässt sich zwischen +35 °C und +85 °C einstellen. Temperaturen etwas unter 60 °C sollten bevorzugt werden. Drucklose Speicher (sog. offene Speicher) können nur eine, druckfeste Speicher (. Abb. 3.122) (sog. geschlossene Speicher) mehrere Entnahmestellen versorgen. Bei beiden Systemen wird der aufgeheizte Behälterinhalt durch zufließendes Kaltwasser aus dem Speicher herausgedrückt (vgl. . Abb. 3.121). Daher erhalten drucklose Speicher besondere

Sicherheitsarmaturen werden unter den Geräten zu sog. Sicherheitsgruppen zusammengefasst. Die Bereitschaftstemperatur des Wassers beträgt i. d. R. 55 °C bis 60 °C. Zur Versorgung von Spülen, Waschbecken, Duschen und Bidets reicht dies aus, und die Energieverluste infolge Wärmeabstrahlung halten sich bei dieser verhältnismäßig niedrigen Wassertemperatur in vertretbaren Grenzen, . Tab. 3.42. Da 60 °C nicht überschritten werden, lassen sich auch stärkere Kalkablagerungen (Kesselstein) weitgehend vermeiden. Erst bei Überschreiten dieser Temperaturschwelle fallen, infolge Störung des Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichts, verstärkt Härtebildner aus. Nur zur Bereitung eines Wannenbades muss der Speicher­ inhalt weiter aufgeheizt werden. Dabei benötigt z. B. ein mit  6 kW betriebener 80 l-Speicher etwa  30  Minuten, um die 80 Liter Wasser von 55 °C auf 85 °C zu erwärmen. Darauf folgende Bäder benötigen jeweils 75 Minuten Aufheizzeit, da dann der Behälterinhalt nicht mehr von 55 °C, sondern von etwa 10 °C auf 85 °C zu erwärmen ist. Der Geräteinhalt sollte nicht zu knapp gewählt werden, damit 55 °C bis 60 °C als ständige Betriebstemperatur auch ausreichen. 5-Liter-Speicher als kleinste Einheit kommen evtl. für

169 3.4 • Wasseranlagen

Waschtische und für Küchenspülen und dort auch nur in Ausnahmefällen in Betracht. Speicher von 5 l und 10 l eignen sich dagegen (als Untertischgeräte) für den gewerblichen Bereich. Eine automatische Frostsicherung gestattet auch die Installation in zeitweise unbeheizten Räumen. Nachrüstungen sind einfach vorzunehmen. Speicher von 5, 10 und 15 Liter Inhalt und bis 3,3 kW Nennleistung können an Steckdosen angeschlossen werden. Sie benötigen einen eigenen Stromkreis. Ab 30 l Fassungsvermögen werden Speicher auch in Zweikreisschaltung hergestellt, mit je einem Heizkörper für Tag- und Nachtstrom, z. B. mit 1/6 kW Heizleistung. Während der Niedertarifzeit erfolgt die Aufheizung mit 1 kW (Freigabe der Heizleistung über Tarifschaltuhr oder Rundsteuerempfänger). Reicht der mit Schwachlaststrom aufgeheizte Behälterinhalt nicht aus oder soll die Temperatur erhöht werden, kann jederzeit die größere Heizstufe zugeschaltet werden. Nicht alle Elektroversorgungsunternehmen (EVU) stellen Schwachlaststrom für Zweikreisgeräte bereit. Werkstoff und Oberflächenschutz des Innenbehälters sind vom Hersteller anzugeben und finden sich meist auf dem Leistungsschild verzeichnet, mit Abkürzungen für Werkstoff und Oberflächenschutz wie z. B.: St = Stahl, em = emailliert, Cu = Kupfer, zn = verzinkt, K = Kunststoff, sn = verzinnt, nr St = nicht rostender Stahl, kst = kunststoffbeschichtet, gu = gummiert.

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Druckfeste Innenbehälter mit Volumina ab etwa 30 l werden vorwiegend aus innen emailliertem Stahl hergestellt, weil mit Stahl die erforderliche Druckfestigkeit am einfachsten zu erreichen ist. Da fertigungsbedingt Poren in einer Emailschicht unvermeidbar sind, erhalten diese Behälter eine Schutzanode (Opferanode, z. B. Anticorstab) als zusätzlichen Korrosionsschutz. Die Schutzanode besteht weitgehend aus Magnesium und hat eine mittlere Lebensdauer von 7 Jahren. Nicht rostende Stähle wurden bisher kaum eingesetzt. Verzinkte Stahlbehälter kommen allenfalls unter Vorbehalt für größere Standspeicher mit ihren relativ niedrigen Wassertemperaturen sowie bei Vorliegen ausreichender Wasserhärte in Frage. Da sich die Beschaffenheit des zur Verfügung stehenden Wassers mit der Erschließung neuer Wasservorkommen im Laufe der Zeit ändern kann, sollte im Zweifelsfall einer korrosionssicheren Ausführung der Vorzug gegeben werden. Kupfer für kleinere Behälter, ggf. verzinnt, bietet den besten Korrosionsschutz. Zu beachten ist, dass hinter Geräten mit Kupferbehältern keine verzinkten Stahlrohre installiert werden dürfen (Mischinstallation). Kunststoffinnenbehälter (Polypropylen, Polyamid)

werden für offene Kleinspeicher bis zu 15 l Inhalt verwendet. Sie sind geschmacksneutral, temperatur- und korrosionsbeständig. Boiler entsprechen in ihrem Aufbau drucklosen Speichern ohne Wärmedämmung. Sie sind in der Anschaffung preisgünstiger als Speicher. Weil Warmwasser nicht auf Abruf zur Verfügung steht, beschränkt sich ihre Verwendungsmöglichkeit auf Wannen- und Duschbäder. Erst nach über einer Stunde sind 80 l Wasser (bei 6 kW) auf 85 °C aufgeheizt. Nach Erreichen der gewünschten Wassertemperatur schaltet die Heizung automatisch ab. Durchlauferhitzer erwärmen das Wasser im Durchfluss bis auf etwa 65 °C. Längere Behälterverweilzeiten temperierten Wassers und daraus resultierende Qualitätsminderungen (Ausscheiden von Luft und Kohlensäure, Beeinflussung durch Kesselsteinschlamm) werden vermieden. Durchlauferhitzer haben kleine Abmessungen und finden auch bei beengten räumlichen Verhältnissen Platz. Ihr Wirkungsgrad liegt bei fast 100 %. In der Anschaffung sind sie preisgünstiger als Speicher. Auch liegen Energieausnutzung und Stromkosten vergleichsweise günstiger (keine Bereitschaftsverluste). Selbst bei großer Wasserhärte bilden sich keine Kalkablagerungen. Der vergleichsweise hohen Leistungsaufnahme wegen (12, 18, 21, 24, seltener 33 kW) ist meist das Einverständnis des zuständigen Elektroversorgungsunternehmens einzuholen. DIN  18  015-1 sieht bei Durchlauferhitzern für Bade- und Dusch­zwecke eine Drehstromleitung mit einer Belastbarkeit von mind. 35 A vor. Durchlauferhitzer können mehrere Entnahmestellen mit Warmwasser versorgen. Geräte von 12 kW sind ausreichend für Waschbecken und Spüle. Zur Versorgung einer Wanne oder Dusche sollten mind. 18 kW, besser 21 kW eingesetzt werden. Die Auslaufmenge entspricht grob überschläglich der Hälfte der elektrischen Leistungsaufnahme in Litern pro Minute bei 40 °C Wassertemperatur: Ein  18 kW-Durchlauferhitzer liefert beispielsweise ca. 8–10 l 40 ° Wasser pro Minute, je nach Kaltwassertemperatur. Den größten Marktanteil haben die preisgünstigen, hydraulisch gesteuerten4 Zweikreisgeräte von z. B. 9/18 oder 10/21 kW. Im Bereich geringer Durchflussmengen (etwa 4–6 l/min.) arbeiten sie mit halber, bei größerem Durchsatz mit voller Heizleistung. Für Kleinzapfungen, wie sie beispielsweise in Küchen anfallen, eignen sie sich weniger, weil die Mindestdurchflussmenge, die erforderlich ist, um die 1. Heizstufe zum Ansprechen zu bewegen, verhältnismäßig groß ist. Bei konstanter Heizleistung fließt, wenn die Wassermenge gedrosselt wird, wärmeres Wasser aus; bei größerer Durch4

Steuerung: Vorgang zur Beeinflussung einer physikalischen Größe (Temperatur, Energiemenge, Durchflussmenge), um einen vorgegebenen Sollwert zu erreichen. Regelung: Der zuvor beschriebene Vorgang wird durch ein Vergleichen der Soll- und Ist-Zustände ergänzt, um die physikalische Größe möglichst konstant an einen vorgegebenen Sollwert heranzuführen und dort zu halten.

3

170

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Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

flussmenge sinkt die Wassertemperatur. Auch bewirken Druckschwankungen im Wassernetz bei unveränderter Stellung des Zapfventils erhebliche Temperatursprünge im Rhythmus der sich zu- und abschaltenden Heizstufen. Handelsübliche Einhandmischer und Thermostatbatterien lassen sich, mit Ausnahme hierfür entwickelter Sonderarmaturen, meist nicht mit hydraulisch gesteuerten Durchlauferhitzern kombinieren. Bei einigen Geräten „glättet“ ein Durchflussmengenregler die vom Netz ausgehenden Druckschwankungen und verstetigt damit Auslauftemperatur und -menge. Als nützlich hat sich auch ein Leistungswählschalter zum bedarfsweisen Verriegeln der größeren Heizleistung erwiesen. Durchlauferhitzer von 3–9 kW können dort installiert werden, wo schwach ausgelegte Stromnetze nur geringe Anschlusswerte erlauben. Bei thermisch geregelten Durchlauferhitzern regeln Temperaturfühler das Zu- und Abschalten der meist gestuften Heizelemente. Druckschwankungen im Wassernetz sollten keinen Einfluss auf die Wassertemperatur haben, wirken sich bei einigen Fabrikaten dennoch als Temperaturschwankung aus. Einhand-Mischbatterien arbeiten in Verbindung mit thermisch geregelten Durchlauferhitzern i. d. R. einwandfrei. Auch ist die Zapfcharakteristik günstiger, d. h. die Wasserauslaufmenge kann, bei annähernd konstanter Auslauftemperatur, gleitend verändert werden, was sich insbesondere bei Kleinzapfungen günstig auswirkt. Systembedingt haben diese Geräte einen gewissen Wasservorrat (2,5–10 l). Infolgedessen ist, analog den Druckspeichern, für eine Ableitung von Ausdehnungswasser zu sorgen. Thermisch geregelte Durchlauferhitzer arbeiten unabhängig von Fließdrücken und können somit auch bei einem niedrigen Netzdruck eingesetzt werden. Der Speicherinhalt ermöglicht verzögerungsfreies Zapfen von Warmwasser ohne Anfahrphase, wie sonst bei Durchlauferhitzern unvermeidbar. Ihre Anschaffungskosten liegen erheblich höher als die von hydraulisch gesteuerten Durchlauferhitzern und etwas höher als die der elektronisch geregelten Durchlauferhitzer. Elektronische Durchlauferhitzer sind als ausgereifte WWGeräte bereits einige Jahre am Markt. Sie erfüllen alle technischen an WW-Erzeuger zu stellende Ansprüche im Wohnungsbau. Die Geräte liefern eine konstante (vorgewählte) Temperatur, unabhängig von der Durchflussmenge und auch unbeeinflusst von Druck- und Temperaturschwankungen im Wassernetz. Die Temperatur kann im Bereich von etwa 30– 60 °C vorgewählt werden. Nennleistungen der Geräte: ca. 5 – 27 kW. Das Heizelement schaltet je nach Fabrikat bei einem Durchfluss von 2 bis 3,5 l/ min. ein. Mehrere Entnahmestellen können gleichzeitig betrieben werden ohne gegenseitige Beeinflussung der Auslauftemperatur, sofern die Anschlussleistung des Durchlauferhitzers nicht durch einen extremen WW-Bedarf (Duschzellen mit einer Vielzahl von Duschköpfen) überfordert ist.

Gebläsegerät 2

5

Kamingerät

Außenwandgerät 1

4

3

4

..  Abb. 3.123  Gaswasserheizer (Gas-Durchlauferhitzer) werden mit Abgasführungen über die Außenwand (1), über Dach (2), Lichtschacht (3) oder über den Kamin (4) abgeführt. Die Geräte können raumluftabhängig (4, 5) oder raumluftunabhängig (1, 2, 3) betrieben werden. Typische Abmessungen der Abgasleitungen sind ∅ 60 bis 100 mm.

Elektronische Durchlauferhitzer sind für den Anschluss an alle handelsüblichen Armaturen geeignet. Wegen der hohen Temperaturkonstanz kann sogar auf eine Thermostatbatterie verzichtet werden. Die Abmessungen elektronischer Durchlauferhitzer sind nur wenig größer als die eines hydraulisch gesteuerten Durchlauferhitzers. In der Regel werden sie strahlwassergeschützt IP 25 hergestellt, so dass sie auch im Spritzbereich 1 von Bade- und Duschwannen anzuordnen sind. Kann oder soll das Gerät nicht in die Nähe der Zapfstelle montiert werden, kommt eine Fernsteuerung für die Temperatureinstellung in Betracht. Durchlauferhitzer mit Warmwasservorrat (auch als Durchlaufspeicher bezeichnet) entsprechen in ihrem Aufbau thermisch geregelten Durchlauferhitzern, haben aber einen Wasserinhalt von 15–100 Litern. Wie Druckspeicher sind sie mit wärmegedämmten druckfesten Behältern, einer Sicherheitsventilkombination (einschl. Ablaufmöglichkeit für Ausdehnungswasser) und 2 bis 3 Heizstufen ausgerüstet, z. B. 3/18 kW oder 3,5/10,5/21 kW. Etwa 3 kW reichen aus, um den Speicherinhalt für die Versorgung von Kleinverbrauchern wie Spüle oder Waschtisch aufzuheizen. Überschreitet der Bedarf die Speicherkapazität, was i. d. R. nur bei Wannenbädern der Fall ist, kann die darüber hinaus benötigte Wassermenge nach dem Prinzip des Durchlauferhitzers von der sich zuschaltenden höheren Heizstufe erwärmt werden. Die Wassertemperatur fällt beim Übergang vom Speicher- zum Durchlaufbetrieb ab. Ein Vorheizen

3

171 3.4 • Wasseranlagen

Flensburg

B Kiel

Rostock Schwerin Hamburg Bremen Berlin Hannover Münster Magdeburg Düsseldorf Aachen

Frankfurt Saarbrücken Nürnberg

1.800 - 1.900 h/a 1.700 - 1.800 h/a

Regensburg Stuttgart Freiburg

B

Görlitz Leipzig Desden Hof

Kassel

Köln

A

Passau Ulm

A

1.600 - 1.700 h/a 1.500 - 1.600 h/a 1.400 - 1.500 h/a

München

1.300 - 1.400 h/a

Lindau

.. Abb. 3.124  Durchschnittliche jährliche Sonnenscheindauer in Deutschland (Quelle: Schweizerische Meteorologische Anstalt, Zürich). Mittelwert 1.045 kWh/m² a (davon nur ca. 25 % während des Winterhalbjahres)

K

ü

35° r z e s t e r

T

a

g

16,5° α

S

Winterhalbjahr

45 ° 20°

Sommerhalbjahr

e L ä n g s t

W

r

50° T a g

d e

H

° 35

O

J a h r e s

60°

W

β

30°

3 bis 4 x H O

s

S

.. Abb. 3.125  Solarthermische Anlagen für die Warmwasser-Bereitung werden vorwiegend im Sommerhalbjahr genutzt und der Neigungswinkel dem relativ steilen Sonnenstand angepasst. Abweichungen von der Idealausrichtung nach Süden können weitgehend (bis zu etwa 50°–60°) toleriert werden. Zur Raumheizung ausgelegte Anlagen müssen den relativ flachen Einfallwinkel der Sonnenstrahlung während der kalten Jahreszeit berücksichtigen. Sie sollten, dem schmalen Sektor zwischen Sonnenaufgang und -untergang entsprechend, von der Südausrichtung nicht mehr als etwa 35° abweichen

C .. Abb. 3.126  Anordnung von Kollektoren auf dem Dach. A Auf-Dach-Montage. Besonders für nachträglichen Einbau geeignet. Haltewinkel müssen mit der Eindeckung abgestimmt sein. Zusätzliche Dachlast. B In-Dach-Montage. Eindeckrahmen in Verbindung mit Walzbleistreifen sichern einen regen- und flugschneesicheren Anschluss. Temperaturbedingte Zwängungen sind von der Konstruktion aufzufangen. C Flachdach-Montage mit Stützkonstruktionen. Die Dachhaut sollte nicht durchbrochen werden. Unter Berücksichtigung von Maßnahmen zur Aufnahme von Windkräften (Beschwerung der Gestellfüße) ergeben sich erhebliche Zusatzlasten, die statisch zu berücksichtigen sind. Da sich die einzelnen Elemente gegenseitig verschatten können, ist ein ausreichender Abstand vorzusehen. Die Aufständerung sollte so hoch vorgenommen werden, dass von der Modulfläche abgerutschter Schnee die untere Modulkante nicht überragt und verschattet.

172

1 2 3 4

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

.. Tab. 3.43  Übersicht der wichtigsten elektrisch- und gasbetriebenen Warmwassergeräte, zusammengestellt nach Verbrauchsstellen. Für Wohnungen am häufigsten verwendete Geräte sind durch Rahmung gekennzeichnet. Die Anschaffungskosten verstehen sich einschließlich Armaturen und Montage unter Berücksichtigung von Sicherheitsarmaturen und ortsfesten Elektroanschlüssen mit marktüblichem Spielraum in der Preisgestaltung (± 15 bis 20 %). Bezugspreis (100 %) sind die Anschaffungskosten für einen elektronischen Durchlauferhitzer 24 kW (höhere Leistungen sind auch verfügbar) Verwendungszweck

Gerätetyp

Anschaffungskosten

Gruppenversorgung oder zentrale Versorgung aller Verbrauchsstellen Elt. Durchlauferhitzer, 21–24 kW, hydraulisch gesteuert

45 %

Elt. Durchlauferhitzer, 21– 24 kW, thermisch geregelt

110 %

Elt. Durchlauferhitzer, 21–24 kW, elektronisch

100 %

Elt. Durchlauferhitzer, 3,5/21 kW mit 30-l-Warmwasservorr.

115 %

Elt. 80-l-Druckspeicher, 6 kW

105 %

Elt. 120-l-Druckspeicher 6 kW

130 %

Gas-Durchlaufwasserheizer, 17,5 kW

65 %

Gas-Durchlaufwasserheizer, 22,7 kW

90 %

Elt. Wärmepumpe 200–400 l, 0,3–2 kW

360 %

Elt. 300-l-Druckspeicher, 6 kW (Standspeicher)

190 %

Gas-Vorratswasserheizer 200 l

110 %

Elt. 5-l-Speicher, 2 kW, drucklos, Untertischgerät

25 %

Elt. Durchlauferhitzer, 4 kW, hydraulisch gesteuert

35 %

Elt. 10-l-Speicher, 2 kW, drucklos, Untertischgerät

40 %

Elt. Durchlauferhitzer, 6 kW, hydraulisch gesteuert

40 %

Zusatzgerät

Kochendwassergerät, 2 kW

25 %

Haushalt bis zu 2 Personen

Elt. Durchlauferhitzer, 3,3 kW, hydraulisch gesteuert

30 %

Elt. 5-l-Speicher, 2 kW, drucklos, Untertischgerät

25 %

Haushalt über 2 Personen

Elt. 10-l-Speicher, 6 kW, drucklos, Untertischgerät

40 %

Mehrere Duschbäder unmittelbar hintereinander

Elt. 30-l-Speicher, 6 kW, drucklos

95 %

Elt. Durchlauferhitzer, 18–24 kW, hydraulisch gesteuert

45 %

Elt. Durchlauferhitzer, 18–24 kW, thermisch geregelt

110 %

Elt. Durchlauferhitzer, 18–24 kW, elektronisch

100 %

Gas-Durchlaufwasserheizer, 17,5 kW

65 %

Elt. 80-l-Speicher, 6 kW, drucklos

100 %

Elt. Durchlauferhitzer, 21–24 kW, hydraulisch gesteuert

45 %

19

Elt. Durchlauferhitzer, 21–24 kW, thermisch geregelt

110 %

Elt. Durchlauferhitzer, 18–24 kW, elektronisch

100 %

20

Gas-Durchlaufwasserheizer, 17,5 kW

65 %

5

Waschtisch, Bidet und Dusche bzw. Wanne, mit oder ohne Spüle

Warmwasser auf Abruf für eine Familie

6 7 8 9 10

Warmwasser auf Abruf für Mehrfamilienhäuser und gewerbliche Betriebe Dezentrale Versorgung (Einzelversorgung) Spüle

11

Appartement

Haushalt

12 13

Waschtisch

14 15

Dusche

16 17 18

Wanne

Warmwasser auf Abruf

21 22 23

des Speicherinhaltes auf 85 °C ist möglich. An mehreren Entnahmestellen kann gleichzeitig Warmwasser gezapft werden, ohne das Gerät zu überfordern. Wie alle Durchlauferhitzer ist es auf einen Drehstromanschluss und ein ausreichend dimensioniertes Leitungsnetz angewiesen. Durchlauferhitzer mit geringem Warmwasservorrat haben zugunsten von elektronisch geregelten Durchlauferhitzern an Bedeutung verloren.

Durchlauferhitzer mit 80 l Wasservorrat werden weiterhin dort Verwendung finden, wo häufig größere Warmwassermengen abgerufen werden (Duschen mit mehreren Brauseköpfen, Impulsduschen). Kochendwassergeräte erwärmen nach dem Boilerprinzip bis zu 5 l Wasser auf eine zuvor eingestellte Endtemperatur. Füllstandsanzeigen oder auch Armaturen mit wählbarer Wasser-

3

173 3.4 • Wasseranlagen

1

2

2

5

1

3

3 4

4

1 Solarkollektoren 3 Speicher für Trinkwarmwasser

2 Trinkwasser 4 Kessel

.. Abb. 3.127  Solarthermische Anlage mit Warmwasserspeicher; bei nicht ausreichender Speicherwärme kann der Heizkessel das Trinkwasser erwärmen

zulaufmenge erleichtern das exakte Dosieren von Teilfüllungen. Ein halber Liter Wasser kocht in etwa 1 ½ Minuten. Bei einigen Modellen steuert eine Fortkochstufe das Weitersieden des Wassers bis zur Entnahme oder schaltet nach Erreichen der Siedetemperatur (energiesparend) aus. Bevorzugte Verwendung in Küchen über der Spüle. Größere Geräte, sog. Kochendwasserautomaten, mit Behälterinhalten von  10 bis 60 Litern eignen sich zur Bereitstellung größerer Kochendwassermengen für die Getränkebereitung z. B. in Teeküchen von Verwaltungsgebäuden, Gewerbebetrieben oder Restaurationen. Die wärmegedämmten Geräte halten ständig siedendes Wasser bereit. Teilfüllungen sind möglich. Elektro-Standspeicher von 200–1.000 l Inhalt sind geschlossene (druckfeste) Geräte für eine zentrale Warmwasserversorgung. Sie werden vorzugsweise mit Schwachlaststrom zu Sondertarifen betrieben und vornehmlich bei größerem Brauchwasserbedarf, z. B. in gewerblichen Betrieben oder in der Landwirtschaft, eingesetzt. Die Entfernungen zu den Wasserverbrauchsstellen sollten möglichst klein sein. Sind saisonale Bedarfsschwankungen zu berücksichtigen, empfiehlt es sich, mehrere kleinere Einheiten so in Reihe zu installieren, dass einige abgeschaltet werden können, wenn absehbar ist, dass sich der WW-Bedarf verringert. Wärmepumpenspeicher werden vornehmlich in Ein- und Zweifamilienhäusern installiert. Der druckfeste Standspeicher fasst 200–400 l, bei Splitausführung auch mehr. Die Wärmepumpe entzieht die benötigte Wärme ihrer Umgebung, meist einem Kellerraum. Reicht bei längeranhaltenden Abnahmespitzen der Wärmeinhalt der Umgebungsluft nicht mehr aus, kann eine elektrische Direktheizung von 1,5– 2 kW hinzugeschaltet werden. Die Aufheizzeiten sind infolge der geringen Heizleistung der Wärmepumpen (300–2.000 W) relativ lang. Günstig wirkt sich aus, wenn Schwachlaststrom in Anspruch genommen werden kann. Die Arbeitszahl liegt mit 1,4 bis 2,7 relativ niedrig. Temporär sollten Wassertemperaturen über

1 Solarkollektoren 3 Speicher für Warmwasser u. Heizung 5 Heizkreis

2 Trinkwarmwasser 4 Kessel

.. Abb. 3.128  Thermische Solaranlage mit Einbindung der Solarkollektoren in das Heiznetz; das in der Solarkollektoranlage erwärmte Wasser erwärmt den kombinierten Speicher; der Solarkreis wird mit Wasser-Monoethylenglycol betrieben; erzeugt die Kollektoranlage ausreichend Wärme und wird kein Trinkwarmwasser abgenommen, wird Rücklaufwasser des Heizkessels vorgewärmt entnommen

60 °C erreicht werden (Legionellen). Kleinwärmepumpen mit Luft als Wärmequelle werden häufig gleichzeitig zum Kühlen von Vorratsräumen eingesetzt. Diese Anlagen dürfen keinesfalls im Heizraum aufgestellt werden (Wärmekurzschluss). Im Aufstellraum sollte sich ein Ablauf befinden, der anfallendes Kondenswasser und das Ausdehnungswasser der Sicherheitsarmatur aufnimmt. Gegebenenfalls sind hierfür Maßnahmen einer Rückstausicherung (siehe ▶ Abschn. 3.1.18) zu treffen. Der Geräuschpegel liegt geringfügig über dem eines Gefrierschrankes. Erforderliche Anschlüsse: Kalt- und Warmwasser sowie eine Wechselstromsteckdose. Elektrowassererwärmer können, den Technischen Anschlussbedingungen der EVU entsprechend, bis zu einer Anschlussleistung von 4,6 kW mit Wechselstrom (230 V) betrieben werden, darüber hinaus mit Drehstrom. Der Energiebedarf für das Aufheizen von 100 l Wasser von 10 °C auf 37 °C beträgt ca. 3,3 kWh, von 10 °C auf 60 °C beträgt ca. 5,6 kWh. zz Mit Gas betriebene Warmwasserbereiter

Gas-Wasserheizer erwärmen hydraulisch gesteuert Wasser im Durchfluss. Die Geräteleistung ist auf den Spitzenbedarf abzustimmen, das ist i. d. R. eine Badewannenfüllung. Um eine 160-l-Wanne mit Wasser zu füllen, das von 10 °C auf 40 °C zu erwärmen ist, benötigt ein Gerät mit 17,5 kW etwa 20 Minuten, ein Gerät mit  22,7 kW etwa  15  Minuten. Die Geräte werden mit Zündflamme (höherer Gasverbrauch), Piezozündung oder anderen Methoden (z. B. hydrodynamischer Generator Fa. Junkers) gestartet. An ein Gerät können mehrere Entnahmestellen, auch in anderen Räumen, angeschlossen werden. Sobald ein Zapfventil

174

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Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

geöffnet wird, geht der Gas-Wasserheizer in Betrieb. Geräte mit modulierender Brennersteuerung und thermostatischer Regelung der Wassertemperatur passen die Geräteleistung stufenlos dem jeweiligen Wärme- bzw. Warmwasserbedarf an, so dass auch kleinste Wassermengen mit konstanter Temperatur gezapft werden können. Geräte mit selbsttätiger Leistungsanpassung sind auch bei niedrigem Wasserdruck im Netz verwendbar und lassen sich problemlos mit handelsüblichen Einhandmischern und Thermostatmischbatterien kombinieren. Stillstandverluste und Raumauskühlung infolge über den Schornstein abziehende Raumluft können durch thermisch gesteuerte Abgasklappen (hinter der Strömungssicherung) verhindert bzw. vermindert werden. Raumluftabhängige Geräte (Art B gem. TRGI, siehe . Abb. 4.38 und 4.39) mit Schornsteinanschluss sind auf eine ausreichende Verbrennungsluftzufuhr angewiesen. Im Regelfall ist mit benachbarten Räumen ein Verbrennungsluftverbund mittels 150 cm² bzw. 300 cm² großer Öffnungen herzustellen. Gas-Wasserheizer mit geschlossener Verbrennungskammer in Verbindung mit einem Luft-Abgas-Schornstein (Art C, siehe . Abb. 4.70) benötigen keine raumseitige Verbrennungsluftzufuhr. Außenwand-Gas-Wasserheizer ohne oder mit Ventilator (Art C) entnehmen die Verbrennungsluft über die Außenwand dem Freien und führen die Abgase auf dem gleichen Wege wieder ab (vgl. . Abb. 4.37). Ihre Verwendung ist in allen Bundesländern z. T. erheblichen Einschränkungen unterworfen und beschränkt sich vornehmlich auf den Altbaubereich. Voraussetzung für einen wirtschaftlichen Betrieb mit günstigen Gastarifen ist, dass mit Gas auch geheizt wird. Als sog. Kombigeräte übernehmen Gas-Wasserheizer sowohl die WW- als auch die Heizwassererzeugung eines WW-Heizungssystems (siehe . Abb. 3.129). Gas-Vorratswasserheizer mit druckfesten Behältern von ca. 80–280 l Fassungsvermögen in Verbindung mit atmosphärischen Gasbrennern kommen ggf. bei größerem Warmwasserbedarf und kurzer Anbindung zu den Verbrauchsstellen in Betracht.

Abgas A

VL

RL

Gas

Abgas VL B RL

Gas .. Abb. 3.129  Wärmeerzeuger mit kombinierter Warmwasserbereitung im Speicherprinzip (A) und Durchlaufprinzip (B)

tiert oder absorbiert wird, die transluzente Abdeckung, wobei sie ihre Wellenlänge verändert und nicht mehr durch das Glas zurück ins Freie gelangen kann (Treibhauseffekt). Von der schwarzen Innenfläche des Kollektors wird sie absorbiert und mit Hilfe eines wärmetransportierenden Mediums (Wasser mit Frostschutzzusatz) der Wärmenutzung zugeführt. Beim Vakuumkollektor (meist in Form nebeneinander liegender Glasröhren mit mittig liegendem Absorber) werden die Wärmeverluste durch Evakuierung der Luft aus der Röhre erheblich verringert. Der technisch kompliziertere Aufbau dieser Kollektorvariante bedingt deutlich höhere Kosten gegenüber dem einfacheren Flachkollektor. Infolge ihrer höheren Effizienz nehmen sie eine kleinere Fläche in Anspruch. Zudem sind sie weniger abhängig von der Neigung der (meist durch Dachneigung vorgegebenen) Kollektorebene, da sie in den günstigsten Neigungswinkel zu drehen sind. So ist zum zz Solare Trinkwassererwärmung Ein Hauptnutzungsbereich von thermischen Solaranlagen ist Beispiel, im Gegensatz zu Flachkollektoren, auch eine Andie Trinkwarmwasserversorgung im Wohnungsbau. Das Po- ordnung an senkrechten Flächen vertretbar. tential für liegt in Deutschland bei  1.300–1.900  h Faustwerte für die Kollektorfläche: 1,5–2 m²/Person bei (. Abb. 3.124) Sonnenscheindauer bei 900–1.200 kWh/(m²a) Flachkollektoren. Vakuum-Röhrenkollektoren können etwa Einstrahlung auf eine horizontale Fläche, vergl. . Tab. 3.44. 30 % geringer dimensioniert werden. Die Kollektorneigung ist von der jahreszeitlichen Nutzung abzz Thermische Solarkollektoren hängig, . Abb. 3.125. Anlagen zur Warmwasserbereitung (vorDie bei uns am weitesten verbreiteten Flachkollektoren be- wiegende Nutzung) sollen in erster Linie die steile Einstrahlung stehen aus auf der Oberseite verglasten, unterseitig wärme- während der Sommermonate nutzen und haben eine entspregedämmten, von Wasser durchflossenen Elementen. Sie chend flache Neigung. Dies gilt auch für Kollektoren zur Freiwirken als Strahlenfallen: Die kurzwellige Wärmestrahlung baderwärmung. Die empfohlene Kollektorneigung von 20°– der Sonne passiert, soweit sie nicht an der Oberfläche reflek- 45° kann mit üblichen Dachneigungen eingehalten werden.

175 3.4 • Wasseranlagen

.. Tab. 3.44  Sonnenstrahlungsdaten für Deutschland Maximale Strahlungsleistung auf senkrecht bestrahlter Fläche

ca. 1 kW/m2

Strahlungsleistung bei sehr dichter Bewölkung

ca. 0,02 kW/m2

Leistungsbereich der diffusen Strahlung bei bewölktem Himmel mit vollständig verdeckter Sonne

ca. 0,02–0,25 kW/m2

Jährliche Einstrahlung auf horizontale bzw. 45° nach Süden geneigte Fläche

900–1.200 kWh/(m2a)

Maximalwert der täglichen Einstrahlung (sehr klares Sommerwetter)

ca. 8 kWh/(m2d)

Minimalwert der täglichen Einstrahlung (sehr trübes Wetter)

ca. 0,1 kWh/(m2d)

Mittelwert der täglichen Einstrahlung an den 100 besten Sonnentagen des Jahres

ca. 5,5 kWh/(m2d)

Einstrahlung an den 100 ungünstigsten Tagen des Jahres

kleiner als 1 kWh/(m2d)

Jährliche Sonnenscheindauer

1.300–1.900 h/a

Sonnenscheindauer April bis September (Sommerhalbjahr)

1.000–1.400 h

Sonnenscheindauer Oktober bis März (Winterhalbjahr)

300–500 h

Anlagen zur Raumheizung im Herbst und Frühjahr, evtl. auch im Winter, sollen die flacher einstrahlende Strahlung einfangen können. Für die WW-Bereitung im Sommer spielt die hierfür nicht optimale Neigung wegen der ausreichend zu dimensionierenden Fläche eine untergeordnete Rolle. Empfohlene Kollektorneigung: 35°–60°. (Im Januar erreicht die Mittagssonne einen Winkel von 20° über dem Horizont.) Der Azimutwinkel, d. h. die mögliche Abweichung von der Südrichtung, ist für den Sommerbetrieb von geringerer Bedeutung, da die Sonne im Tagesverlauf einen großen Bogen schlägt (etwa max.  270°). Wird das Winterhalbjahr in die Nutzung mit einbezogen, sollte die Abweichung von der Südausrichtung etwa 35° nicht übersteigen. Die aufgefangene Sonnenwärme wird einem Speicher zugeführt, der in der Lage sein sollte, kürzere Perioden unzureichender Energiezufuhr zu überbrücken. Das Speichervolumen kann mit  80–140 l pro Person angenommen werden bzw. 60–70 l/m² Kollektorfläche. Direkte Sonneneinstrahlung steht in unseren Bereichen gerade zu Zeiten erhöhten Energiebedarfs meist nicht zur Verfügung, z. B. an trüben Wintertagen oder Regentagen. Daher ist eine Nachheizung (z. B. mittels eines Elektro-Warmwassergerätes) unumgänglich. Die durchschnittliche Wärmebedarfsdeckung durch Kollektoren beträgt 80 % in den Sommer- und 10 % in den Wintermonaten, im Jahresmittel etwa 50 %. Thermische Kollektoren (Flach- oder Röhrenkollektoren) können bei geneigten Dächern mit Abstand oberhalb der Dacheindeckung angeordnet werden (Auf-Dach-Montage) oder in die Dacheindeckung mit einbezogen werden (In-Dach-Montage). Auf Flachdächern werden, wegen der erforderlichen Kollektorneigung, Rahmengestelle benötigt (siehe . Abb. 3.126). Auf-Dach-Montagen erleichtern Nachrüstungen an bestehenden Gebäuden. Für In-Dach-Montagen stehen standardisierte Einbaurahmen und Wannen aus Alu- oder Zinkblech zur Verfügung. Sie können zwischen/auf den Sparren wie Dachflächenfenster eingebaut und mit der Dachhaut verbunden werden.

Die bis zum Kollektor wärmegedämmt zu führenden Rohr-Anschlüsse (Vor- und Rücklauf) müssen entweder über Lüftungsziegel ins Gebäude geführt werden oder durch vom Klempner erstellte Dacheinführungen. Rohrdämmungen im Freien müssen UV-beständig sein sowie unempfindlich gegenüber Feuchtigkeit und extremen Temperaturen. Eventuell sind auch Beschädigungen durch Vögel und Marder zu berücksichtigen. Verschattende Bauteile oder Bäume können den Wirkungsgrad der Anlage relativieren. Schornsteine, Lüfter, Dachfenster und Gauben schränken die verfügbare Fläche für Kollektoren ein und sind bei der Aufteilung der Dachfläche zu berücksichtigen. Kollektorflächen bestimmen entscheidend das Erscheinungsbild eines geneigten Daches. Sie sollten nicht nur untergebracht werden („Briefmarkenoptik“). Eine Wand- oder Fassadenmontage (nur mit Röhrenkollektoren) tritt optisch noch stärker in Erscheinung. Die Wirtschaftlichkeit von solarthermischen Anlagen ist im Einzelfall zu prüfen. Die bauaufsichtlichen Bestimmungen für die Errichtung von Solaranlagen sind in den einzelnen Bundesländern unterschiedlich: Bauantrag, Anzeige oder Anmeldung. Ein Standsicherheitsnachweis (Statik) kann verlangt werden. Die Zusatzlast kann mit 20–30 kg/m² angenommen werden. Im Sommer kann ein Solarkollektor den Wärmebedarf einer Warmwasserversorgung weitgehend abdecken. In den übrigen Jahreszeiten muss ein zusätzlicher Wärmeerzeuger die erforderliche Energiemenge aufbringen bzw. ergänzen. Idealerweise verbinden Wärmepumpe oder Pelletheizungen solare Systeme. Pro m² Kollektorfläche können etwa 500 KWh solare Wärme erzielt werden. Pro Person ist grob überschläglich mit 1,5–2 m² Kollektorfläche zu rechnen. Das Speichervolumen sollte mit ca. 50–70 l/m² Kollektorfläche angenommen werden. Überdimensionierungen bewirken unwirtschaftliche Überschüsse in den Sommermonaten. Üblicherweise werden Kollektoranlagen für einen Deckungsanteil von jährlich ca. 50 % ausgelegt.

3

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Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

Ein typisches Blockschaltbild einer Warmwasserbereitungsanlage mit Solarthermie zeigt . Abb. 3.127. Zur Nachheizung wird der Warmwasserspeicher an die in der Regel zusätzliche vorhandene Wärmeerzeugungsanlage angeschlossen. Solarthermische Anlagen können auch zur Integration in heiztechnische Anlagen mit der Heizwärmeversorgung gekoppelt werden, . Abb. 3.128. zz Mit der Wärmeerzeugungsanlage gekoppelte Warmwasserversorgung im Wohnungsbau

Sogenannte Kombinationskessel übernehmen neben der Wärmeerzeugung für eine zentrale Wärmeerzeugungsanlage auch die Bereitstellung für Warmwasser. Dies geschieht beinahe ausnahmslos mittels WW-Speichern, die entweder mit dem Wärmeerzeuger baulich verbunden sind (darüber der darunter angeordnet) oder neben diesem aufgestellt werden. Während der Heizperiode wird die Warmwasserbereitung mit Vorrangschaltung betrieben. In der warmen Jahreszeit bewirkt eine „Sommerbetrieb“-Schaltung, dass die im Kessel erzeugte Wärme nicht dem zentralen Heizungssystem, sondern ausschließlich der Warmwasserbereitung zur Verfügung steht. Mit Hilfe einer Aufladepumpe ist es möglich, die Brauchwassertemperatur unabhängig von der Kesseltemperatur zu regeln. Die Tendenz einer Minimierung der Heizlast (Niedrig­ energiehaus) wirkt sich auch auf die WW-Erzeugung aus. Je kleiner die Heizleistung des Kessels ist, umso länger fällt die Aufheizzeit des Speichers aus. Während des Aufheizens des Speichers fällt die Wärmeerzeugung für die Gebäudeheizung aus. Eine begrenzte Heizleistung bedingt auch eine Vergrößerung des Speichervolumens. Es kann daher evtl. vorteilhaft sein, Niedertemperatur- bzw. Brennwertkessel einer etwas größeren Heizleistung vorzusehen als für die Gebäudeheizung erforderlich ist. Die Wärmeerzeuger können auch mit großvolumigen Standspeichern kombiniert werden, die nur einmal täglich aufgeladen werden, und zwar zu Zeiten, in denen die Heizung kaum Wärme beansprucht, z. B. morgens vor der Aufheizung des Gebäudes. Die Stillstandsverluste eines solchen, abends weitgehend entleerten Speichers fallen geringer aus als die eines ständig (auch nachts) nachgeladenen Speichers. Neben einem Kessel angeordnete Speicher können größer dimensioniert werden als integrierte Kessel-Speicher-Einheiten. Je größer das Speichervolumen ist, umso niedriger kann die Wassertemperatur liegen. Speicherinhalt für Einfamilienhäuser: etwa 80–200 l, für Zweifamilienhäuser: 200–300 l. Rechenwerte für die Festlegung des Speichervolumens enthält DIN 4708-2. Die Alternative zum Speichersystem sind Wärmeerzeuger mit Durchlauferhitzer. Sie liefern leitungsfrisches und nicht abgestandenes Wasser bei höherer Dauerleistung gegenüber Speicherkesseln. Da jedoch bei diesem System für die Warmwasserbereitung eine wesentlich höhere Heizleistung vorzuhalten

ist als für die Raumheizung erforderlich, resultiert daraus eine unwirtschaftliche Betriebsweise. Bei größeren Anlagen (Krankenhäuser, Hotels) kann es zweckmäßig sein, für die Warmwasser-Erzeugung im Sommer einen gesonderten „Wärmeerzeuger“ vorzusehen. Kombinations-Gaswasserheizer, sog. Kombithermen, übernehmen, wie bereits zuvor angeführt, sowohl die Warmwasserversorgung als auch die Wärmeversorgung für eine zentrale Warmwasserheizung bis zu einer Leistung von etwa 24 kW. In ihrer Funktionsweise entsprechen sie Kombinationskesseln mit Durchlauferhitzer, d. h. das zu entnehmende Warmwasser kann leitungsfrisch gezapft werden ohne Verweilzeit in einem Speicherbehälter. Die i. d. R. wandhängenden, auch als Wandheizkessel bezeichneten Geräte, gibt es in Niedertemperatur- und Brennwertausführung. Zu beachten ist, dass die Anforderungen an die Geräteleistung für die Warmwasserbereitung i. d. R. erheblich höher sind als für die Raumheizung. In Niedrigenergiehäusern werden beispielsweise nur etwa 6–12 kW für die Heizung, jedoch 18–30 kW für die WW-Bereitstellung benötigt. Daher sollte das Kombigerät modulierend, zumindest jedoch zweistufig arbeiten, um den unterschiedlichen Leistungsanforderungen gerecht zu werden. zz Warmwasserversorgung im Nichtwohnungsbau

Bei Bedarf größerer Warmwassermengen, etwa zur Versorgung von Küchenanlagen gastronomischer Betriebe oder von Reihenduschen in Sozialeinrichtungen der Industrie, kommt i. d. R. nur eine zentrale Versorgung über die Wärmeerzeugung in Betracht. Ladepumpen übernehmen die Wärmezufuhr zu den Speichern. Diese sind entweder im Heizraum oder im Verteilerraum unterzubringen. Hierfür sind planerisch entsprechende Flächen vorzusehen. Eine Alternative zu großvolumigen Speichersystemen sind Durchlaufprinzip Verfahren und kombinierte Speicher-Durchflusssysteme, . Abb. 3.130. Zellenspeicher sind gegenüber größeren Einzelspeichern transportfreundlicher, erleichtern nachträgliche Änderungen und ermöglichen durch entsprechende Schaltungen eine flexible Betriebsweise. Mischzonen kalten und warmen Wassers, wie sie bei größeren Behältern auftreten, sind nicht zu berücksichtigen. Die Speichergröße richtet sich nach der Verbrauchsstruktur des Gebäudes bzw. der Nutzer. Mit statistischen Rechenverfahren werden geeignete Speichergrößen ermittelt, siehe DIN 4708. Sind nur Kleinverbraucherstellen in Verwaltungsgebäuden, Schulen, Geschäftshäusern usw. zu versorgen, ist eine elektrisch betriebene Einzelversorgung der Verbrauchsstellen im Allgemeinen vorteilhafter, z. B. für: Handwaschbecken: ein druckloser Speicher von 5 l zum Händewaschen; Teeküchen: ein Kochendwassergerät zur Getränkebereitung sowie ein druckloser Speicher von 5–10 l zur Geschirrreinigung;

-

177 3.4 • Wasseranlagen

Abgas

A

Speicher VL

WE .. Abb. 3.131  In Wandschlitzen verlegte warmgehende Rohrleitungen ohne werkseitige Dämmstoffummantelung (im Regelfall gem. EnEV innerhalb von Wohnungen zulässig) sollten nicht fest eingemörtelt, sondern an allen Richtungsänderungen mit Dämmstoffen abgepolstert werden. Zwängungen und hierdurch induzierte Putzrisse, evtl. auch Rohrschäden, können so vermieden werden

RL Gas

Abgas Wärmetauscher WE

≥ 50 ≥ 50

B

VL

RL

.. Abb. 3.132  Warmgehende Leitungen, besonders Kunststoff-, aber auch Kupferleitungen, sollten sich thermisch bedingter Längenänderungen wegen an Knickpunkten bewegen können. Befestigungen daher nicht näher als 50 cm von Richtungsänderungen entfernt anordnen

Gas

VL

Abgas

C

Speicher

WE

WT

RL Gas .. Abb. 3.130  Varianten der zentralen Warmwasserbereitung. A Speicherprinzip, B Durchlaufprinzip, C Kombination Speicher-Durchfluss

-

Putzraum mit Ausgussbecken: ein druckloser Speicher von 10–30 l, ggf. auch größer, für die Gebäudereinigung.

zz Rohrleitungen für die Warmwasserversorgung

Um die Wärmeverluste in Grenzen zu halten, sind Warmwasserleitungssysteme in ihrer Ausdehnung zu minimieren und Steigleitungen so anzuordnen, dass sich möglichst kurze Anbindungen zu den Verbrauchsstellen ergeben. Als Rohrleitungsmaterialien kommen vorwiegend Kupfer- oder ver­ zinkte Stahlrohre in Betracht, zum Teil auch Kunststoffrohre.

Kupferrohre sind relativ korrosionsunempfindlich und werden trotz ihres gegenüber verzinktem Stahlrohr höheren Preises bevorzugt verwendet, da sie einfacher zu handhaben sind. Zudem treten bei gleichem Innendurchmesser geringere Druckverluste auf, da die inneren Wandungen von Kupferrohren glatter sind. Auch neigen Kupferleitungen kaum zu Inkrustationen. Infolgedessen können Kupferrohrleitungen meist geringer dimensioniert werden als Stahlrohre. Verzinkte Stahlrohre dürfen, mit Rücksicht auf die Korrosionsschutzbeschichtung, nicht gebogen werden. Bei Richtungsänderungen sind Fittings (Bögen, T-Stücke wie in . Abb. 3.131 dargestellt) zu verwenden. Zudem sind Dämmstoffumhüllungen für verzinkte Stahlrohre i. d. R. von Hand herzustellen, wohingegen Kupferrohre bereits einschließlich Dämmung hergestellt werden. Kunststoffrohre werden zunehmend auch für Kalt- und Warmwasserleitungen eingesetzt, zumeist in Form von Rohrin-Rohr-Systemen. Dabei werden die wasserführenden Rohre in gewellten Schutzrohren geführt. Die Schutzrohre sollen u. a. temperaturbedingte Längenänderungen aufnehmen, die bei Kunststoffrohren erheblich sind. Kunststoffrohre sind korrosionsresistent und neigen nicht zu Inkrustationen. Für Dauerbelastungen über 60 °C sind sie i. A. ungeeignet. Die Montagekosten für Kunststoffrohre liegen unter denen einer Kupferrohrinstallation, der Materialpreis darüber.

3

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

178

1 2

TWW A

B

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

C .. Abb. 3.133  Längere warmwasserführende Leitungen erhalten Ausdehnungsmöglichkeiten in Form von Kompensatoren nach dem Prinzip beweglicher Faltenbalgen (A) oder Bögen (B). Schiebeschellen (C) tragen dazu bei, Zwängungen und Knackgeräusche bei warmgehenden Leitungen zu vermeiden

Weitere Einzelheiten sind unter ▶ Abschn. 3.4.3 „Rohrleitungsmaterial für Kalt- und Warmwasserleitungen“ beschrieben. Blei ist für Warmwasserleitungen nicht mehr zugelassen, da im Wasser angelöstes Blei gesundheitsschädigend wirkt. Mischinstallation: In Verbindung mit aggressivem Wasser korrodieren Stahlteile, aber auch verzinkte Stahlrohre elektrolytisch, wenn sie in Fließrichtung hinter kupfernen Rohren, Behältern oder Geräteteilen installiert werden. Im Trinkwasser ist stets gelöster Sauerstoff enthalten. Bei den Oxidationsvorgängen des Kupfers bildet sich im Rohrinnern eine grüne, auch Patina genannte Schicht. Dabei geht Kupfer in geringer Menge als Ion in Lösung. Setzen sich Kupferionen an nachgeschalteten Zink- oder Stahlflächen ab, bilden sie dort galvanische Lokalelemente. Anstelle des edleren Kupfers gehen an diesen Stellen die unedleren Metalle Zink bzw. Stahl in Lösung. Diese kupferindizierten Lokalelemente beschränken sich zumeist auf sehr kleinem Raum und führen zu so genanntem Lochfraß. Die Korrosionsgeschwindigkeit ist temperaturabhängig und verdoppelt sich bei jeweils 10 K Temperaturerhöhung. Kupfer ist in Trinkwasseranlagen daher niemals vor verzinktem Stahl einzubauen. Das betrifft sowohl Rohrleitungen als auch Geräte, z. B. Speicherbehälter. Armaturen aus Messing oder Rotguss verhalten sich dagegen korrosionsneutral, zumal wenn sie sich am Ende eines Leitungsstranges befinden. Ab 5 m Leitungslänge muss die Wassertemperatur im Rohrnetz auf max. 60 °C begrenzt werden. Nicht betroffen sind i. d. R. drucklose Elektrospeicher, wegen der stets geringen Leitungslängen, wie auch Durchlauferhitzer und Gas-Durchlaufheizer, da deren Auslauftemperatur systembedingt 60 °C nicht überschreitet. Elektrisch betriebene Druckspeicher wie auch Durchlaufspeicher über 4 kW erhalten ab 5 m Leitungslänge eine Thermostatarmatur (oberhalb der Sicherheitsarmatur), die durch Zumischen kalten Wassers die Rohrleitungstemperatur auf 60 °C

TWZ TW

.. Abb. 3.134  Zirkulationsleitungen (WW-Umlaufleitungen) bewirken, dass während der Entnahmepausen abgekühltes Warmwasser dem Wärmeerzeuger permanent wieder zugeführt wird. Auf diese Weise kann auch an entfernter gelegenen Entnahmestellen verzögerungsfrei heißes Wasser gezapft werden

begrenzt. Analog ist mit Warmwasserspeichern zu verfahren, die einem Heizkessel nachgeschaltet sind. Die Rohrleitungen sind zu dämmen. Die erforderliche Dämmstoffdicke entspricht bei Rohren unter 8 m Länge überschläglich dem halben Rohrdurchmesser, bei größeren Rohrlängen etwa dem Rohrdurchmesser (vgl. . Tab. 4.32 und 4.33). Zur Vermeidung von Leckagen, Putzrissen, Zwängungen und Knackgeräuschen sollte man darauf achten, dass warmgehende Leitungen, der temperaturbedingten Längenänderungen wegen, nicht starr eingebaut werden. Sofern noch eine Verlegung in Wandschlitzen vorgenommen wird, sind zumindest die Abzweige und Richtungsänderungen warmgehender Leitungen durch Dämmstoffumhüllungen abzupolstern. Werkseitig ummantelte Kupferrohre können zwischen Richtungsänderungen bis zu etwa 3 m Rohrlänge ohne Ausdehnungspolster verlegt werden, da die Ummantelung die Längenänderungen aufnimmt. Rohrbefestigungen sind mind. 50 cm von Richtungsänderungen entfernt anzubringen, um den Leitungen Bewegungsspielraum zu geben (. Abb. 3.132). Bei längeren Leitungen müssen Schiebeschellen vorgesehen werden und Ausgleichsbögen bzw. Dehnungsausgleicher, sog. Kompensatoren (. Abb. 3.133). Letztere haben bewegliche Balgen oder Stopfbuchsen und kommen bei Platzmangel in Betracht. Sie sollten für Wartungen zugänglich sein (Inspektionsöffnungen in Rohrschächten). Bei Verwendung von Kunststoffrohren müssen besondere Maßnahmen getroffen werden, die bei den Herstellern zu erfragen sind. Zirkulationsleitungen (WW-Umlaufleitungen) ermöglichen das Zapfen warmen Wassers ohne längere Wartezeiten auch bei größerer Entfernung zwischen zentraler Warmwasser-

179 3.4 • Wasseranlagen

TWW

TW

TWZ

.. Abb. 3.135  Mehrgeschossiges Wohnhaus mit Zirkulationsleitung

erzeugung und Zapfstelle, . Abb. 3.134. In den Zirkulationsleitungen wird Warmwasser, welches sich in den Rohrleitungen abgekühlt hat, zur neuerlichen Aufheizung dem Wärmeerzeuger bzw. Speicher wieder zugeführt. Eine Umwälzpumpe hält den Wasserkreislauf ständig in Bewegung, wobei Wärmeverluste unumgänglich sind. Schaltuhren ermöglichen es, die Zirkulation zeitweilig, z. B. in der Nachtzeit, durch Abschalten der Pumpe zu unterbrechen. Die Zirkulationsleitung wird parallel neben der Warmwasserleitung vom Speicher bis möglichst dicht an die Zapfstelle geführt (auch wegen der notwendigen thermischen Desinfektion aufgrund von Legionellen, s. u.) und mit der Warmwasserleitung verbunden. So kann die Zirkulationspumpe für eine ständige (oder mit Zeitschaltuhr temporäre) Durchströmung mit Warmwasser sorgen und an der Zapfstelle steht ohne Zeitverzögerung Warmwasser an. Zirkulationsleitungen werden bei langen Leitungswegen (ab etwa 8 m) eingesetzt. Eine 10 m lange Leitung DN 15 zwischen Zapfstelle und Wärmeerzeuger enthält z. B. 1,8 I Wasser, welches ungenutzt ablaufen muss, bevor Warmwasser austritt. Dieser Vorgang nimmt etwa 6–8 Sekunden in Anspruch. Die „3-Liter-Regel“ beschreibt, ab wann Zirkulationsleitungen notwendig sind, . Tab. 3.45. Zirkulationsleitungen können dazu beitragen, ein Wachstum von Legionellen in Trinkwasserleitungen bei Anlagen mit ausgedehnten Leitungsnetzen zu vermindern (siehe weiter unten). Allerdings kann eine mangelhafte Durchströmung (Luftsäcke, zugesetzte Drosselventile, längere Stichleitungen) dazu führen, dass sich in einzelnen Strängen über einen längeren Zeitraum Wassertemperaturen zwischen 30 °C und 50 °C einstellen und damit günstige Bedingungen für eine Legionellenvermehrung. (Eine nächtliche Abschaltung reicht für eine bedenkliche Zunahme von Legionellen nicht aus.)

.. Abb. 3.136  Selbstregelndes, mit elektrischem Strom betriebenes Heizband. Sinkt (auch nur stellenweise) die Temperatur des Rohres, steigt (dort) die Heizleistung. Bei ansteigender Rohrtemperatur geht die Heizleistung des Bandes zurück. Das zweipolige flache Band wird vor den Dämmarbeiten am Rohr befestigt. Stichleitungen, die mit Zirkulationsleitungen thermisch nicht zu beeinflussen wären, können so einbezogen werden

Wird eine zentrale Warmwasserversorgung gewählt, sind bei Mehrfamilien-Wohnhäusern ab 400 l Speicherinhalt Zirkulationsleitungen oder Rohrbegleitheizungen zur Verminderung eines Legionellenwachstums vorzusehen. In . Abb. 3.135 ist eine typische Anlage mit zentraler Warmwasserbereitung dargestellt. Rohrbegleitheizungen in Form selbstregelnder elektrischer Heizbänder können eine Zirkulationsanlage ersetzen. Die Heizbänder werden vor dem Aufbringen der Rohrdämmung am Rohr befestigt. Das wasserführende Rohr wird nur bei Rückgang der Wassertemperatur beheizt; mit zunehmender Wassertemperatur reduziert sich der Stromdurchgang und damit die Wärmezufuhr wieder selbstregelnd (vgl. . Abb. 4.195 und  3.136). Mit einer Rohrbegleitheizung werden auch die in einem Zirkulationssystem nicht einzubindenden Stichleitungen erreicht, was bei einer Legionellen-Kontamination von Bedeutung sein kann. Die gewünschte Temperatur lässt sich beinahe gradgenau festlegen und somit der legionellenkritische Temperaturbereich von 30–50 °C ausschließen. Daher finden Rohrbegleitheizungen häufig bei Objekten mit besonderer Gewichtung gesundheitsrelevanter Aspekte wie Alten- und

3

180

1 2 3 4 5

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

.. Tab. 3.45  Anwendung der „3-Liter-Regel“ bei Klein- und Großanlagen für Trinkwarmwasser. Quelle: DVGW, Publik. energie|wasser-praxis 2/2012 Anforderungen an den Bau (resultierend aus Spalte 2 und 3)

Definition

Leitungsvolumen

Art des Gebäudes

Speichervolumen

Leitungsvolumen (TW-Erwärmer bis Entnahmequelle)

Ein- und Zweifamilienhaus

egal

egal

Kleinanlage

andere Gebäude

 400 l

≤ 3 Liter

Großanlage

alle Rohrleitungen ≤ 3 Liter

andere Gebäude

> 400 l

> 3 Liter

Einbau Zirkulation

Großanlage

alle Rohrleitungen ≤ 3 Liter

andere Gebäude

 3 l in jeder Rohrleitung zwischen dem Abgang Trinkwassererwärmer und Entnahmestelle.

-

Anforderungen an Trinkwassererwärmer nach DVGW: Dezentrale Durchfluss-Trinkwassererwärmer können ohne weitere Maßnahmen verwendet werden, wenn das dem Duchfluss-Trinkwassererwärmer nachgeschaltete Leitungsvolumen 3 Liter nicht übersteigt. Jeder Speicher-Trinkwassererwärmer muss ausreichend große Reinigungs- und Wartungsöffnungen, z. B. in Form eines Handloches, aufweisen (siehe DIN 4753-1). Am Warmwasseraustritt des Trinkwassererwärmers muss bei bestimmungsgemäßem Betrieb eine Temperatur von ≥ 60 °C eingehalten werden können. Diese Aussage gilt auch für zentrale Durchfluss-Trinkwassererwärmer. Der Kaltwassereinlauf des Trinkwassererwärmers muss so konstruiert sein, dass während des Entnahmevorgangs eine große Mischzone vermieden wird. Speicher-Trinkwassererwärmer mit DVGW-Prüfzeichen nach DVGW-VP 670 erfüllen beispielsweise die genannten Anforderungen. Bei Speicher-Trinkwassererwärmern mit einem Inhalt > 400 l muss durch die Konstruktion und andere Maßnahmen (z. B. Umwälzung, bei Mehrfachspeichern gleichmäßige Beaufschlagung der einzelnen Speicher) sichergestellt werden, dass das Wasser an allen Stellen gleichmäßig erwärmt wird. Eine serielle Schaltung von Speichern kann aus hygienischen Gründen von Vorteil sein. Hinweise für den Betrieb: Bei Großanlagen muss das Wasser am Warmwasseraustritt des Trinkwassererwärmers stets eine Temperatur ≥ 60 °C einhalten. Der gesamte Trinkwasserinhalt von Vorwärmstufen ist mindestens einmal am Tag auf ≥ 60 °C zu erwärmen. Innerhalb des Regelkreises ist Betriebsbedingt mit Abweichungen von der geforderten Temperatur von 60 °C zu rechnen. Kurzzeitige Absenkungen im Minutenbereich der Temperatur am Austritt des Trinkwassererwärmers sind tolerierbar (siehe z. B. DIN 4708). Systematische Unterschreitungen von 60 °C sind nicht akzeptabel.

Für Kleinanlagen wird die Einstellung der Reglertemperatur am Trinkwarmwassererwärmer auf 60 °C empfohlen. Betriebstemperaturen unter 50 °C sollten aber in jedem Fall vermieden werden. Allerdings sollte der Auftraggeber oder Betreiber im Rahmen der Inbetriebnahme und Einweisung über das eventuelle Gesundheitsrisiko (Legionellenwachstum) informiert werden. Bei Anlagen mit externen Vorwärmstufen, bei denen der Speicherinhalt einschließlich Vorwärmstufe ≥ 400 l beträgt, ist der gesamte Speicherinhalt der Vorwärmstufe 1 × täglich auf ≥ 60 °C aufzuheizen. Auch bei Trinkwassererwärmern mit integrierten Vorwärmstufen (Bivalente Speicher), bei denen der gesamte Inhalt des Speichers > 400 l beträgt, ist der Inhalt des gesamten Speichers 1 × täglich auf ≥ 60 °C aufzuheizen. Zirkulationssysteme und selbstregelnde Begleitheizungen sind so zu betreiben, dass die Wassertemperatur im System und nicht mehr als 5 K gegenüber der Wasseraustrittstemperatur des Trinkwassererwärmers unterschritten wird. Bei hygienisch einwandfreien Verhältnissen können Zirkulationssysteme zur Energieeinsparung für max. 8  Stunden in 24 Stunden, z. B. durch Abschalten der Zirkulationspumpe mit abgesenkten Temperaturen betrieben werden. Zwischen warm- und kaltgehenden Leitungen ist ein ausreichender Abstand einzuhalten, auch wenn beide Leitungen wärmegedämmt sind. Die für Kaltwasserleitungen gem. DIN  1988-200 und für WW-Leitungen gem. EnEV (. Tab. 4.31) vorzusehenden Dämmstoffdicken reichen bei nebeneinander angeordneten Rohrleitungen i. A. nicht aus, um bei längeren Verweilzeiten zu verhindern, dass die Temperatur des Kaltwassers so hoch ansteigt, dass auch im Kaltwassernetz eine Legionellenvermehrung einsetzt. 3.5

Feuerlöschanlagen

Feuerlöschanlagen werden zum Teil behördlicherseits vorgeschrieben, im Übrigen durch erhebliche Prämienabschläge von Seiten der Versicherungen honoriert. Planungshinweise können den Richtlinien des Verbandes der Sachversicherer (VdS) entnommen werden. 3.5.1

Hydrantenanlagen

Feuerlösch-Steigleitungen mit angeschlossenen Wandhydranten (. Abb. 3.137) sind in den meisten Bundesländern für „notwendige Treppenräume“ von Hochhäusern wie auch für eine Reihe von gewerblich genutzten Gebäuden obligatorisch. (Als Hochhäuser gelten Gebäude, bei denen der Fußboden mind. eines Aufenthaltsraumes mehr als 22 m über der festgelegten Geländeoberfläche liegt.) „Nasse“ Feuerlösch-Steigleitungen stehen ständig unter Leitungsdruck und ermöglichen eine Brandbekämpfung bereits

3

182

Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

1

h1

3 4 5 6

1

8

3 b1 b2

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

F

FT

F

FT

F

1

Breite

Höhe

Tiefe

b1

b2

h1

h2

t1

t2

Wandhydrant „trocken“ dgl. mit Feuerlöscher und -melder

30

32

40

42

14

15

60

62

70

72

22

23

Wandhydrant „nass“

60

62

70

72

14

15

dgl. mit Feuerlöscher und -melder

86

88

86

88

18

19

Wandhydrant „trocken“ und „nass“ mit Feuerlöscher und -melder

90

92

70

72

22

23

Einspeisung unten „B-Kupplung“

70

72

70

72

30

31

.. Abb. 3.137  Wandhydranten: Absperrbare Feuerlöscheinrichtungen mit Kupplung, ausschwenkbarer Haspel mit 15–30 m Schlauch und Stahlrohr. (DN 50 = „C-Kupplung“; DN 80 = „B-Kupplung“). Maße für Wandhydranten gemäß DIN 14 461-2 in cm (Auszug)

vor Eintreffen der Feuerwehr. Um den erforderlichen Wasserdruck von mind. 3 bar an den höchstgelegenen Wandhydranten zu erreichen, müssen sie ggf. über eine Druck­ erhöhungsanlage betrieben werden, die ihrerseits an eine Notstromanlage anzuschließen ist. Für beide Einrichtungen sind im Kellergeschoss Räumlichkeiten planerisch freizuhalten. Ein Anschluss an häufig benutzte Entnahmestellen im obersten Geschoss sollte sicherstellen, dass das Wasser in den Steigesträngen nicht unvertretbar lange in den Leitungen verweilt und „fault“, . Abb. 3.138. „Trockene“ Steigleitungen sind nicht mit dem Wassernetz verbunden und stehen der Feuerwehr zur Verfügung. Ein zeitaufwendiges Auslegen von Schläuchen entfällt. Im Brandfalle wird Löschwasser, meist von einem nahegelegenen Hydranten, mittels einer Feuerlöschpumpe der Feuerwehr in die

FT

2 3 000 Σm³

FIL

1 Wandhydrant 2 Versorgungsleitung 3 Absperrung

10 Schrankart (1 = Schrank, 2 = Nische)

FT

2

t2

t1

7

9

F h2

2

1 Feuerwehr- Löschpumpe 2 Standrohr 3 Unterlufthhydrant

.. Abb. 3.138  „Nasse“ Feuerlösch-Steigleitungen (links) stehen ständig einschließlich der angeschlossenen Hydranten unter Leitungsdruck und können bereits vor Eintreffen der Feuerwehr zur Brandbekämpfung genutzt werden. „Trockene“ Steigleitungen (rechts) können nur von der Feuerwehr in Anspruch genommen werden. Sie sind frostunempfindlich

Steigleitung eingespeist. Die hierfür erforderlichen Anschlusskupplungen werden in der Nähe der Gebäudezugänge angeordnet. Feuerwehrfahrzeuge müssen an diesen Bereich heranfahren können. Ein Hydrant muss für die Feuerwehr in nicht mehr als 80 m Entfernung zur Verfügung stehen. Gegebenenfalls ist er vom Bauherrn zu erstellen. Überflurhydranten sind Unterflurhydranten insofern überlegen, als sie nicht von parkenden Fahrzeugen verstellt werden können. Gegebenenfalls sind auch Löschwasserzisternen anzulegen. Löschwassersteigleitungen „nass/trocken“ werden erst unmittelbar vor der Brandbekämpfung mit Wasser gefüllt. Bei Betätigung eines Wandhydranten in den oberen Stockwerken bewirkt ein elektrisch gesteuerter Schaltmechanismus, dass die Steigleitung geflutet und nach der Wasserentnahme das Leitungssystem wieder entleert wird. Hierzu sind im unteren Bereich der Steigleitung ein Schaltschrank und ein Anschluss an das Entwässerungssystem des Gebäudes erforderlich. Bei Stromausfall werden die Leitungen automatisch mit Wasser gefüllt. Wandhydranten „nass“ und „nass/trocken“ enthalten eine Kupplung, eine schwenkbare Haspel mit Schlauch und Strahlrohr, eventuell auch Handfeuerlöscher und Feuermelder. Sie können in Selbsthilfe, z. B. vor Eintreffen der Feuerwehr, benutzt werden. Nischengröße für Wandhydranten: 70/80/25 bis 74/80/25 cm gem. DIN 14 461-1 „Wandhydrant mit formstabilem Schlauch“.

3

183

Sprinkler Meldeanlage

2. Wasserquelle: Tiefbehälter

1. Wasserquelle: Druckluftwasserbehälter Pumpen

Netzzufluss

.. Abb. 3.139  Prinzipieller Aufbau einer Sprinkleranlage: Über die Wasserquellen wird mittels Sprinklerpumpe im Brandfall Löschwasser durch das Rohrsystem bis zum Sprinklerkopf geführt

Wandhydranten „trocken“ enthalten i. d. R. nur einen Anschluss für die Feuerwehr und sind daher entsprechend kleiner: 32/42/14,5 oder 16 cm. 3.5.2

Sprinkleranlagen

Sprinkleranlagen sind selbsttätige Feuerlöschanlagen. Sie erkennen, melden und löschen ein ausbrechendes Feuer, bevor es sich zu einem unkontrollierbaren Großbrand ausweiten kann. Funktionsprinzip der Sprinkler: Sie werden nach einem bestimmten Raster in ein Rohrleitungsnetz integriert, das die geschützten Bereiche in Deckenhöhe überzieht und fest montiert ist, . Abb. 3.140. Die Sprinkleranlage liegt wie ein Netz wassergefüllter Röhren über den zu schützenden Objekten. Flüssigkeitsgefüllte Glasfässchen oder Schmelzlote dienen als Auslöseelemente; die Auslösetemperaturen liegen jeweils rund 30 °C über der höchstmöglichen, normalerweise für den zu schützenden Bereich zu erwartenden Temperatur. Zeitgleich mit der Auslösung erfolgt im Falle eine Falles ein akustischer Alarm und die Alarmierung der Feuerwehr oder einer entsprechend besetzten Stelle. Eine Sprinkleranlage besteht aus einer oder mehreren Wasserversorgungen und einer oder mehreren Sprinklergruppen. Jede Gruppe besteht aus einer Alarmventilstation und einem Rohrnetz mit daran installierten Sprinklern. Die Sprinkler sind an vorgegebenen Stellen unter Dächern oder Decken und, wenn erforderlich, in Regalen, unter Zwischenböden sowie an anderen besonderen Stellen eingebaut. Die wesentlichen Elemente einer typischen Anlage sind in . Abb. 3.139 dargestellt.

0,5 S S

70°C

0,5 S S

0,5 S S

ggf. 3. Wasserquelle: Hochbehälter

0,25 S S 0,75 S

3.5 • Feuerlöschanlagen

0,5 D

D

D

0,5 D

0,5 D D

0,5 D D

.. Abb. 3.140  Abstände von Deckensprinklern; je nach Wirkfläche eines Sprinklers ergibt sich der zulässige Abstand. Die Sprinkler können versetzt oder in Reihe angeordnet werden. Schattenwirkungen z. B. durch Stützen sind zu beachten

Die Sprinkler schützen, dem jeweiligen Risiko entsprechend, pro Sprinklerkopf  9–21 m² Bodenfläche. Die mögliche zu schützende Boden- bzw. Wand- oder Deckenfläche hängt von der Brandgefahrenklasse ab. Zur Bemessung der Sprinkleranlage muss die Brandgefahrenklasse vor Beginn der Planung festgelegt werden. Die von automatischen Sprinkleranlagen zu schützenden Gebäude und Bereiche werden als kleine (LH), mittlere (OH) und hohe (HH) Brandgefahr eingestuft. Diese Zuordnung hängt von der Nutzung sowie der Brandbelastung ab und ist der VdS CEA 4001 zu entnehmen. Ein typischer Büroraum würde der Klasse LH eingeordnet. Je nach Anzahl der notwendigen Sprinkler und nach der Einstufung des zu schützenden Bereichs werden verschiedene Wasserversorgungen gefordert. Man unterscheidet: a) das öffentliches Wasserleitungsnetz, b) Vorratsbehälter, c) unerschöpfliche Wasserquellen (als unerschöpflich gelten natürliche und künstliche Quellen wie Flüsse, Kanäle und Seen, die aufgrund ihres Volumens, des Klimas usw. stets eine ausreichende Kapazität besitzen), d) Druckluftwasserbehälter. Ein Druckluftwasserbehälter ist ein Behälter, der Wasser unter Luftdruck enthält. Der Luftdruck muss ausreichen, um das gesamte Wasser mit dem erforderlichen Wasserdruck abgegeben zu können. Der Druckluftwasserbehälter darf nur zur Löschwasserversorgung von Sprinkleranlagen eingesetzt werden. Je nach Brandgefahrenklasse können einfache, doppelte oder kombinierte Wasserversorgungen erforderlich werden. Einfache Wasserversorgungen sind: a) öffentliches Wasserleitungsnetz, b) öffentliches Wasserleitungsnetz mit einer oder mehreren Druckerhöhungspumpen, c) Druckluftwasserbehälter, d) Hochbehälter, e) Behälter mit einer oder mehreren Pumpen, f) unerschöpfliche Quelle mit einer oder mehreren Pumpen.

184

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Kapitel 3 • Abwasser- und Wassertechnik

-

Die Wasserversorgungen werden in 4 Arten unterteilt: Die Wasserversorgung Art 1 besteht aus nur einer erschöpflichen Wasserquelle. Die Wasserversorgung Art 2 besteht aus nur einer unerschöpflichen Wasserquelle. Die Wasserversorgung Art 3 besteht aus einer unerschöpflichen und einer erschöpflichen Wasserquelle. Die Wasserversorgung Art 4 besteht aus 2 unerschöpflichen und einer erschöpflichen Wasserquelle. Beispiel: Bürogebäude mit Brandgefahrenklasse LH, max. 1.000 Sprinklerköpfe: erforderliche Wasserquelle 1. Art mit einer erschöpflichen Wasserquelle. Dies bedeutet ein Druckluftwasserbehälter oder einen Hochbehälter. Sprinkleranlagen werden in Objekten mit hoher Brandbelastung, hoher Wertdichte oder starker Personenbelegung vorgesehen (z. B. in Krankenhäusern, Hochhäusern, Theatern), bzw. wenn Großräumigkeit eine rasche Brandausbreitung begünstigt (z. B. in Tiefgaragen, Lagerhallen, Fabrikationsräumen, Warenhäusern). Steigt lokal die Temperatur 50 K über normale Raumtemperatur (i. d. R. 68°–78°), geben die in diesem Bereich befindlichen Sprinkler den Wasseraustritt frei. Gleichzeitig wird automatisch Alarm ausgelöst. Die herbeigerufene Feuerwehr schaltet die Sprinkleranlage wieder aus. Mit einer Sprinkler­ anlage können größere Brand-, aber auch Wasserschäden bereits im Ansatz vermieden werden. Eine besondere Wasserableitung ist im Regelfall nicht vorzusehen. Etwa 75 % aller Brände in sprinklergeschützten Räumen wurden bisher mit 1–4 Düsen gelöscht. (Der hierbei entstehende Wasserschaden ist durch die Feuerversicherung gedeckt.) Sprinklerköpfe unterscheiden sich nach der Art der thermischen Auslösung (Schmelzlot- oder Glasfass-Sprinkler), der Wasserleistung, der Anordnung (stehend, hängend etc.) und der Wasserverteilung (des Sprühbildes). Raster von Deckenabhängungen und Sprinkleranordnung sollten aufeinander abgestimmt werden. Auch für den Hohlraum zwischen Rohdecke und Abhängung, z. B. in Fluchtwegen, kann ein Sprinklerschutz gefordert werden. Sprinklerzentralen gibt es in mehreren technischen Varianten. Teile der Anlage können in den oberen Geschossen angeordnet werden, wobei größere Behältergewichte (bis zu 200 kN/ m²) zu berücksichtigen sind. Der elektromotorische Antrieb ist an ein Ersatzstromaggregat anzuschließen. Eine ausreichend zuverlässige und ergiebige Wasserversorgung ist vorauszusetzen, daher empfiehlt es sich, rechtzeitig Verbindung mit dem zuständigen Wasserwerk aufzunehmen. Ist das öffentliche Netz für Löschzwecke nicht ergiebig genug, muss ein Zwischenbehälter angeordnet werden, ergänzt durch Förderpumpe und Druckspeicher für den Wasserangriff vor dem Anlaufen der Förderpumpe.

In frostgefährdeten Räumen können Trockenanlagen installiert werden, deren Rohrleitungen mit Druckluft gefüllt sind. Beim Öffnen eines Sprinklers bewirkt der Druckabfall die Freigabe des Wasserflusses. In vielen Fällen ermöglichen Sprinkleranlagen Abweichungen und Befreiungen von den Vorschriften des Baurechts, da sie „Bedenken wegen des Brandschutzes“ ausräumen. Abweichungen in der Ausbildung von Rettungswegen ermöglichen sie i. d. R. nicht, da sie die Ausbreitung von Rauch nicht verhindern können. Die im Verband der Sachversicherer (VdS) zusammengeschlossenen Feuer-Versicherer erkennen Sprinkleranlagen als risikomindernde Maßnahme an und räumen bei Einhaltung ihrer VdS-Richtlinien Rabatte auf die Prämien ein. Voraussetzung ist, dass die Anlage nach ihren Richtlinien geplant und von einer vom VdS anerkannten Errichterfirma installiert wird. Grundsätzlich gilt: Eine Sprinkleranlage ersetzt nicht andere technische Einrichtungen zur Brandbekämpfung, sondern ist Teil dieser. Deshalb ist ein Brandschutzkonzept für das gesamte Gebäude erforderlich unter Einbeziehung aller Möglichkeiten (Brandabschnitte, Brandmeldeanlagen, Entrauchungsanlagen). Bei komplexen Gebäuden wird häufig ein Brandschutzkonzept durch einen Beratenden Ingenieur erstellt. Sprühwasser-Löschanlagen (Regenanlagen) sind stationäre Löschanlagen mit offenen Düsen, die im Brandfalle sofort die gesamte Bodenfläche besprühen können und zum Schutz von Räumen zur Anwendung kommen, bei denen mit einer extrem schnellen Brandausbreitung zu rechnen ist (Müllbunker, Lagerräume, Theaterbühnen). Zum Teil werden sie auch im Rahmen des vorbeugenden Brandschutzes zum Kühlen von Objekten (Lagertanks) oder Räumen eingesetzt. Die Auslösetemperaturen Iiegen im Normalfall etwa 30 K über der Umgebungstemperatur. Aus der Sprühwasseranlage austretende Wassermengen sollten, um größere Wasserschäden zu vermeiden, unverzüglich über Deckenabläufe abgeleitet werden können. Wasserschleieranlagen (Regenvorhänge) sind strenggenommen den Löschanlagen nicht zuzurechnen. Sie sollen eine Brandausbreitung über bestimmte Abschnitte hinaus verhindern und können z. B. Öffnungen in Brandmauern abschirmen oder auch anstelle von Brandmauern vorgesehen werden. Bei großen Raumhöhen (ab 8 m) ist ihre Wirksamkeit in Frage gestellt. Bodenabläufe sind erforderlich. Wirkungsweise: Das Wasser verdampft unter Wärmeeinwirkung mit hoher Geschwindigkeit, begünstigt durch die Verringerung der Tropfengröße auf Nebelpartikel. Der Verdampfungsvorgang entzieht dem Brenngut Wärmeenergie und kühlt den Brandraum unter die Zündtemperatur des Brandgutes. Allerdings muss ein solches System mit Höchstdrücken von 100–125 bar betrieben werden, damit der Wassernebel in

185 3.5 • Feuerlöschanlagen

jekten. Durch Verdampfen des Löschgases wird ein zusätzlicher Kühleffekt erzeugt. Inertgas-Löschanlagen werden über mit den entsprechenden Gasen gefüllte Flaschen versorgt. An die Flaschen ist ein Leitungssystem angeschlossen. Der Flaschendruck ist bis zu 300 bar hoch. Die Auslösung des Löschvorgangs erfolgt selbsttätig durch Branderkennungs- und Steuerungssysteme. Das Flaschenlager muss außerhalb des zu schützenden Bereichs liegen. Ein Beispiel ist in . Abb. 3.141 dargestellt. Einsatzbereiche: EDV-Einrichtungen, Telekommunikationsanlagen, Schalträume, Schalt- und Steueranlagen, Turbinen, Transformatoren.

.. Abb. 3.141  CO2-Löschanlage mit Flaschenlager. Über eine Brandmeldeanlage werden die Türen geschlossen und die Anlage geflutet

den Brandherd getrieben und nicht durch die Brandthermik fortgetragen wird. 3.5.3

Inertgas-Löschsysteme

Inertgas-Löschsysteme werden zum Schutz hochwertiger Anlagen, sensibler Einrichtungen oder Wertgegenstände eingesetzt, die bei Verwendung anderer Löschmittel (z. B. Spinkleranlagen) beschädigt werden könnten. Eingesetzt werden Inertgase wie Argon (Ar), Stickstoff (N2) oder Kohlendioxid (CO2). Die Löschwirkung von Argon, Stickstoff und Kohlendioxid wird durch die Verdrängung des Luftsauerstoffes erreicht. Man spricht hier vom Stickeffekt, der bei Unterschreitung des für die Verbrennung erforderlichen spezifischen Grenz­wertes eintritt. Bei Brandstoffen, die zur Verbrennung erheblich weniger Sauerstoff brauchen, ist eine Erhöhung der Löschgaskonzentration erforderlich, z. B. bei Acetylen, Kohlenmonoxid und Wasserstoff. Da die Löschgase Argon und Kohlendioxid schwerer sind als die Umgebungsluft, durchsetzen sie den Flutungsbereich besonders schnell und gründlich. Argon ist ein ungiftiges Edelgas, das beim Fluten keinen Kühleffekt zeigt. Daher eignet es sich besonders zum Schutz von Räumen mit relativ hoher Personendichte oder mit elektrischen bzw. elektronischen Anlagen. Stickstoff empfiehlt sich als ungiftiges, nicht auskühlendes Gas zum Schutz von Räumen mit brennbaren Flüssigkeiten. Kohlendioxid bildet im Flutungsbereich eine dichte Aerosolwolke, die sich über die Düsen zielgenau ausrichten lässt. Es empfiehlt sich deshalb auch für den Schutz von freistehenden, nicht umhüllten Ob-

3

187

Wärmeund Kälteversorgungsanlagen 4.1

Heiz- und Kühllast   –  188

4.1.1 4.1.2

Heizlast – 188 Kühllast – 196

4.2

Wärmeerzeugungsanlagen – 201

4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5 4.2.6 4.2.7 4.2.8 4.2.9 4.2.10

Übersicht – 201 Energieträger für Wärmeerzeuger   –  204 Wärmeerzeugungsanlagen mit Gas oder Heiz­öl   –  205 Schornsteine, Abgasanlagen – 230 Wärmeerzeugung mit Wärmepumpen – 247 Kraft-Wärme-Kopplung, Blockheizkraftwerk – 265 Nahwärmekonzepte – 269 Fernwärmenetze – 270 Solare Kurz- und Langzeitspeicher  –  272 Nachhaltige Wärmeversorgungskonzepte – 274

4.3

Kälteerzeugungsanlagen – 278

4.3.1 4.3.2 4.3.3

Kühlung mit Kältemaschinen  –  281 Kälteerzeugung mit natürlicher Wärmesenke  –  284 Kälteerzeugung mit Sorptionsverfahren  –  287

4.4

Wärmeverteilernetze – 289

4.4.1 4.4.2 4.4.3 4.4.4 4.4.5 4.4.6 4.4.7

Warmwasserpumpenheizung (WWPH) – 289 Raumheizflächen – 298 Heißwasserheizung, HWH – 314 Niederdruckdampfheizung, NDH – 314 Luftheizungen  – 314 Hallenbeheizung- und Temperierung – 315 Regelung von Wärmeversorgungsanlagen – 317

4.5

Kälteverteilernetze – 322

4.6

Aufstellräume für Wärmeerzeugungsanlagen – 323

4.7

Elektrische Raumheizsysteme – 328

4.8

Offene Kamine – 330

© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2019 D. Bohne, Technischer Ausbau von Gebäuden, https://doi.org/10.1007/978-3-658-21437-1_4

4

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Kapitel 4  •  Wärme- und Kälteversorgungsanlagen

Ein Gebäude unterliegt inneren und äußeren Wärmequellen und Wärmesenken. Abhängig von den Wärmeströmen und von der dämpfenden Wirkung der Speichermassen in einem Gebäude werden in einigen Klimazonen Wärmeversorgungsanlagen oder-/und Kälteversorgungsanlagen notwendig. Zwar besteht bei sehr starker Wärmedämmung und hoher Luftdichtigkeit eines Gebäudes nur noch ein geringer Bedarf für den „Wärmenachschub“ („Passivhaus“), eine Anlage mit Heizfunktion ist dennoch erforderlich. Gebäude mit sehr geringem Wärmeverlust neigen zur Überhitzung in Sommermonaten, oft auch schon in der Übergangszeit. Zur Einhaltung von behaglichen Raumtemperaturen werden häufig – besonders im Nichtwohnungsbau – Anlagen mit Kühlfunktion installiert. Bei Einsatz von Flächentemperierungssystemen und vor allem bei Nutzung von Umweltwärme (Anergie) können Heiz- und Kühlfunktion bei der Erzeugung und bei der Verteilung kombiniert werden. 4.1 4.1.1

d3 Außenluft

θi= +20°C θsi ∆θ Raumluft θse

θe= -10°C λ1

λ2

λ3

Wärmestrom Konvektion

Wärmeleitung

Konvektion

.. Abb. 4.2  Wärmedurchgang durch eine ebene Wand (Transmissionswärmeverlust)

Heizlast

-

+

Die witterungsbedingten Wärmeverluste beheizter Gebäude müssen durch einen entsprechenden Wärmenachschub ausgeglichen werden. Die Norm-Gebäudeheizlast ΦHL bei den rechnerisch tiefsten Außentemperaturen einer Heizperiode gilt als maßgebende Größe für die Auslegung der Wärmeerzeugungsanlage und für die Planung der baulichen Ausbildung von Heizzentralen, Brennstofflagerräumen und ggf. Schornsteinen. Zudem gibt die Heizlast Aufschluss über die zu erwartenden Bau- und Betriebskosten einer Heizungsanlage. Grundlage für die Ermittlung des Wärmestroms (in Watt) ist DIN EN 12 831 „Heizungsanlagen in Gebäuden, Verfahren zur Berechnung der Heizlast“ und Beiblatt 1 „Nationaler Anhang“ für Deutschland. Die Heizlast eines Gebäudes setzt sich zusammen aus:

-

.. Abb. 4.3  Lüftungswärmeverlust durch Winddruck am Gebäude

der Transmissionsheizlast (. Abb. 4.2) zum Ausgleich der Wärmeverluste, die beim Abfließen von Wärme über die Umschließungsflächen entstehen, und der Lüftungsheizlast zum Ausgleich der Wärmeverluste aufgrund nach außen entweichender Raumluft bzw. eindringender aufzuheizender Außenluft. (. Abb. 4.3 und . Abb. 4.4)

19 20 21

23

d2

Heiz- und Kühllast

18

22

d1

Temperatur

188

Heizen

Kühlen Transmission Infiltration

.. Abb. 4.1  Heiz- und Kühlfall für Gebäude (Wärmefluss durch Transmission und Infiltration).

Die momentane Heizleistung für einzelne Räume (i) setzt sich aus den Transmissionsverlusten und den Lüftungswärmeverlusten zusammen (statische Berechnung). Für den Aufheizvorgang nach einer Temperaturabsenkung kann eine zusätzliche Leistung angesetzt werden:

ˆHL;i = ˆT;i + ˆV;i + .ˆhu;i / − ˆgain;i

189 4.1  •  Heiz- und Kühllast

.. Tab. 4.1  Auszug von Norm-Außentemperaturen für verschiedene Orte in Deutschland nach DIN EN 12 831 Beiblatt 1.

- 10°C

Ort

Klimazonen nach DIN 4710

Norm-Außentemperatur

Jahresmittel der Außentemperatur

Norderney

1

−10

9,0

−12

9,0

−10

8,4

−10

8,4

−10

8,5

−12

8,5

−14

9,5

−14

8,7

−12

8,1

−10

8,1

−14

6,8

−12

6,8

−14

8,8

−14

8,8

−14

6,0

−16

6,0

−16

7,9

−14

7,9

−16

6,3

−12

6,3

−18

3,0

−18

3,0

−12

10,2

−12

10,2

−16

7,9

−12

7,9

−18

6,8

−16

6,8

−16

6,8

−16

6,8

+ 20°C

Pinneberg Eckernförde

2

Stralsund Flensburg

3

Hamburg Berlin

4

Leipzig .. Abb. 4.4  Lüftungswärmeverlust durch Schachtwirkung (thermischer Auftrieb)

Darin ist: ΦT, i = Transmissionsverluste der einzelnen Bauteile (i), ΦV, i = Lüftungswärmeverluste der einzelnen Bauteile, Φhu, i =  Zusätzliche Aufheizleistungen, die gleichzeitig unter Norm-Außenbedingungen auftreten, Φgain, i = Optionaler Wärmegewinn, der unter Norm-Außenbedingungen auftritt. Die Schritte des Berechnungsverfahrens für einen beheizten Raum sind wie folgt (DIN EN 12 831): Bestimmung der Werte für die Norm-Außentemperatur und des Jahresmittels der Außenlufttemperatur; (. Tab. 4.11) Festlegung der Räume (beheizt oder unbeheizt) und Festlegung der Werte für die Norm-Innentemperatur jedes beheizten Raumes; Festlegung der Abmessungen und der wärmetechnischen Eigenschaften aller Bauteile für jeden beheizten oder unbeheizten Raum; Berechnung des Koeffizienten für die Norm-Transmissionswärmeverluste und Multiplizieren mit der NormTemperaturdifferenz, um die Norm-Transmissionswärmeverluste zu erhalten; Berechnung des Koeffizienten für die Norm-Lüftungswärmeverluste und Multiplizieren mit der Norm-­ Temperaturdifferenz, um die Norm-Lüftungswärmeverluste zu erhalten; Addieren der Norm-Transmissionswärmeverluste und der Norm-Lüftungswärmeverluste; Berechnung der Norm-Heizlast des beheizten Raumes unter Berücksichtigung eines Korrekturfaktors für die Aufheizleistung; die Auslegungs-Heizleistung der beheizten Räume ergibt sich aus der Summe der Norm-Wärmeverluste und der Aufheizleistung.

-

Aachen

5

Köln ClausthalZellerfeld

6

Saarbrücken Gotha

7

Kassel Mühlhausen

8

Villingen, Schwarzwald Görlitz

9

Jena Bautzen

10

Gießen Feldberg, Schwarzwald

11

Hof, Saale Frankfurt a.M.

12

Freiburg i.Br. München

13

Würzburg Ebingen (Albstadt)

14

Freudenstadt Kaufbeuren Mittenwald

15

Die Norm-Transmissionsheizlast ΦHL ist abhängig von den Abmessungen und den Ausbildungen der Gebäudeabkühlungsflächen: Außenwände, Fenster, Türen, Decke bzw. Dach und unterer Abschluss. Bei Bauteilen, die mit dem Erdreich in Berührung stehen, sind ggf. Wärmeverluste an das Grundwasser zu berücksichtigen.

4

190

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Kapitel 4  •  Wärme- und Kälteversorgungsanlagen

Die Norm-Lüftungsheizlast ΦV,i berücksichtigt, dass Gebäude üblicher Bauart in begrenztem Rahmen luftdurchlässig sind. Ausschlaggebend ist die Durchlässigkeit der Schließfugen zu öffnender Fenster und Türen sowie der Fugen zwischen Blend­rahmen und Wandkonstruktion. Hinzu kommen Fugen zwischen z. B. einzelnen Außenwandelementen (Fertigteilen) und Schlitze in Rollladenkästen. Auch spielen Lage (Stadtkern, freie oder exponierte Lage) und Gebäudehöhe eine wesentliche Rolle. Bei unzureichender Winddichtheit des Gebäudes können die Lüftungswärmeverluste deutlich höher ausfallen als die Transmissionswärmeverluste. zz Wärmebilanz

Die zur Wärmeversorgung erforderliche Wärmeleistung eines Gebäudes wird aus einer Wärmebilanz ermittelt, diese setzt sich aus folgenden einzelnen Anteilen zusammen: Transmissionsverluste (Gebäudehülle), + Verluste durch freie Lüftung, + Zuschläge für Anheizvorgänge, + Leistung für Raumlufttechnische Anlagen (RLT), − Wärmerückgewinnung aus RLT-Anlagen, + Zuschläge für Warmwasserbereitung (nur in Ausnahmen), + Zuschläge für Prozesstechnik u. a. − Wärmegewinne (bei Auslegungszustand) Der Norm-Transmissionswärmeverlust für einen beheizten Raum beträgt:

-

  ˚T,i D HT,ie C HT,iue C HT,ig C HT,ij  .int,i  e /

Hierin bedeuten in der Reihenfolge der Gleichung: der Transmissionswärmeverlust-Koeffizient zwischen dem beheizten Raum (i) und der äußeren Umgebung (e) durch die Gebäudehülle in Watt durch Kelvin (W/K), der Transmissionswärmeverlust-Koeffizient vom beheizten Raum (i) an die äußere Umgebung (e) durch den unbeheizten Raum (u) in Watt durch Kelvin (W/K), der stationäre Transmissionswärmeverlust-Koeffizient des Erdreichs vom beheizten Raum (i) an das Erdreich (g) in Watt durch Kelvin (W/K), der Transmissionswärmeverlust-Koeffizient eines beheizten Raumes (i) an einen benachbarten beheizten Raum (j), welcher durch Beheizung auf einem deutlich unterschiedlichen Temperaturniveau gehalten wird; dies kann ein benachbarter beheizter Raum innerhalb einer Gebäudeeinheit oder ein beheizter Raum einer angrenzenden Gebäudeeinheit sein, in Watt durch Kelvin (W/K), die Norm-Innentemperatur des beheizten Raumes (i) in Grad Celsius (°C), die Norm-Außentemperatur in Grad Celsius (°C).

-

Die direkten Wärmeverluste an die äußere Umgebung – der Wärmeverlust-Koeffizient – ergeben sich aus Bauteilflächen und Wärmedurchgang:

HT;ie =

X

ŒAk  .Uk + UTB /  fU;k  fie;k (6)

k

Dabei ist HT,ie der Transmissionswärmetransferkoeffizient des beheizten Raums (i) nach außen W/K (e), Ak die Fläche des Bauteils (k), [m2] Uk  Wärmedurchgangskoeffizient des Bauteils  (k) [W/(m2 ∙ K)] ∆UTB die pauschale Zusatzwärmeleistung für Wärmebrücken, wenn die [W/(m2 ∙ K)] Wärmebrücken von anderen Mitteln berücksichtigt werden (z. B. ausführliche Betrachtung nach Anhang C) in Übereinstimmung mit nationalen Rechtsvorschriften, ∆UTB = 0 für die jeweiligen Gebäudeteile, fU,k der Korrekturfaktor für den Einfluss der Bauteileigenschaften und der meteorologischen Bedingungen, die bei der Berechnung der jeweiligen U-Werte vernachlässigt wurden, [1] fie,k der Temperaturanpassungsfaktor nach [1] Der Volumenstrom, der in den Raum (durch freie oder Mechanische Lüftung) eindringt, muss von der niedrigen Außentemperatur auf die Zulufttemperatur erwärmt werden. Die dafür notwendige Wärmeleistung ist HV,i mit der Temperaturdifferenz multipliziert (Dichte Luft = 1,2 kg/m³, spez. Wärmekapazität cp = 1 kJ/(kg.K)). Norm-Lüftungsverluste für einen beheizten Raum: ˚V,i D HV,i  .int,i  e /

mit: HV,i = Norm-Lüftungswärmeverlust-Koeffizient, θint,i  = Innentemperatur, θe = Außentemperatur, HV,i D Vi    cp

mit: ρ = Dichte, cp = spez. Wärmekapazität oder mit den Stoffwerten von Luft (V in m³/h): HV,i D 0;34  Vi

Die Luftdichtigkeit von Gebäuden ist (nach EnEV) wie folgt zu berücksichtigen (vergl. . Tab. 4.2): Ohne Nachweis: n = 0,7 h−1,

191 4.1  •  Heiz- und Kühllast

.. Tab. 4.2  Richtwerte für die Luftdichtheit von Gebäuden bei einer Druckprüfung mit 50 Pa Druckdifferenz.

dru r e t Un

0 P2a 5 k c 4

1

Luftdichtheit des Gebäudes

Mehrfamilien­ wohnhaus n50 [h−1]

Einfamilien­ wohnhaus n50 [h−1]

sehr dicht

0,5–2,0

1,0–3,0

mittel dicht

2,0–4,0

3,0–8,0

wenig dicht

4,0–10,0

8,0–20,0

3 .. Tab. 4.3  Empfohlene Innentemperaturen für Innenräume nach DIN EN 12 831.

1 2 3 4

Luftdichte Bespannung Meßwerte: Gebäudedruckdifferenz und Luftstrom Meßblende Ventilator

.. Abb. 4.5  Druckprüfung für die Luftdichtigkeit von Gebäuden mit Unterdruck (dargestellt) oder Überdruck

Mit Nachweis: n = 0,6 h ‚ (freie Lüftung) (n50  35 kW bis 50 kW

Die Aufstellräume erhalten eine ins Freie führende Öffnung von ≥ 150 cm² freiem Querschnitt. Die Verbrennungsluftöffnung darf verschließbar sein, wenn sichergestellt ist, dass der Brenner nur bei geöffnetem Verschluss in Betrieb gehen kann. Besitzt der Aufstellraum einer Gasfeuerstätte mit atmosphärischem Brenner ein geringeres Raumvolumen als 1 m³/1 kW Nennwärmeleistung, sind 2 Öffnungen ins Freie von je 75 cm² Querschnitt höhenversetzt anzuordnen, die obere mindestens 1,80 m über Oberkante Fußboden, die untere in Fußbodenhöhe (. Abb. 4.41). Luftkanäle ins Freie (Verbrennungsluftleitungen) sind nach den Diagrammen 2 und 3 TRGI zu dimensionieren. Beispielsweise wird für eine gerade 10 m lange Leitung, die einer 150 cm² großen Öffnung nachgeschaltet ist, ein Querschnitt von 300 cm² erforderlich.

216

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Kapitel 4  •  Wärme- und Kälteversorgungsanlagen

zz Abstände zu brennbaren Bauteilen

Durch Abstände, Wärmedämmschichten oder belüftete Verblendungen ist sicherzustellen, dass an den Oberflächen von brennbaren Bauteilen oder Einbaumöbeln keine höhere Temperatur als 85 °C auftreten kann. Die zur Einhaltung dieser Anforderung notwendigen Abstände von Gasgeräten zu brennbaren Bauteilen, Einbaumöbeln usw. sind den Einbauanleitungen der Hersteller zu entnehmen. Fehlen diese, muss ein Abstand von 40 cm eingehalten werden, obwohl moderne Gasgeräte die Grenztemperatur von 85 °C nicht erreichen. Abgasleitungen müssen außerhalb von Schächten zu brennbaren Bauteilen/Stoffen mindestens 20 cm Abstand einhalten. 5 cm reichen aus: bei ≥ 2 cm Ummantelung mit nicht brennbaren Dämmstoffen, wenn die maximale Abgastemperatur 160 °C beträgt.

-

Führen Abgasleitungen durch Bauteile aus brennbaren Baustoffen hindurch, müssen sie in mind. 20 cm Abstand mit einem nicht brennbaren Schutzrohr versehen oder mind. 20 cm mit nicht brennbaren Baustoffen geringer Wärmeleitfähigkeit ummantelt sein. 5 cm reichen aus: wenn die Gasfeuerstätte eine Strömungssicherung hat, wenn die maximale Abgastemperatur 160 °C beträgt.

----

Abgasrohre dürfen zudem nicht hindurchgeführt werden durch: andere Wohnungen, Treppenräume (ausgenommen Wohngebäude geringer Höhe mit max. 2 Wohnungen), allgemein zugängliche Flure, Räume mit leicht entzündlichen oder explosionsfähigen Stoffen. zz Aufstellräume für Gasfeuerstätten bis 50 kW Gesamtnennwärmeleistung

-

Unzulässig für die Aufstellung von Gasfeuerstätten sind: Treppenräume, mit Ausnahme von Wohngebäuden geringer Höhe2 mit nicht mehr als 2 Wohnungen. Allgemein zugängliche Flure, die als Rettungswege dienen. Räume oder Raumteile, in denen sich leicht entzündliche Stoffe in solcher Menge befinden oder entstehen können, dass eine Entzündung eine besondere Gefahr darstellt. Räume, in denen sich explosionsfähige Stoffe befinden oder entstehen können, mit Ausnahme spezieller Gasgeräte der Art C in Garagen (Garagen-Feuerstätten). 2

Nach dem Bauordnungsrecht der Länder ist bei Gebäuden „geringer Höhe“ die Höhe des Fußbodens von Aufenthaltsräumen auf max. 7 m über Oberkante Gelände festgelegt.

Unzulässig in Neubauten ist die Aufstellung von raumluftabhängigen Gasfeuerstätten (Art B) dort, wo Lüftungsanlagen eine Konkurrenzsituation zwischen Entlüftung und Abgas­ ableitung bewirken können. Dies betrifft in erster Linie innenliegende Räume (Bäder, Toiletten), die über Einzel- oder Sammelschachtanlagen mit oder ohne Ventilator entlüftet werden. Betroffen sind aber auch an Außenwänden angeordnete Küchen mit einer Dunstabzugshaube über dem Herd. Raumluftabhängige Gasfeuerstätten (Art B) dürfen auch nicht in Räumen angeordnet werden, in denen offene Kamine ohne eigene Verbrennungsluftversorgung aufgestellt sind, ebenso nicht in Räumen, die mit einem Kaminraum innerhalb einer Nutzungseinheit in Verbindung stehen. Aufstellerleichterungen bestehen für Kamine mit Einsätzen, Kassetten und für Kaminöfen mit selbst schließender Tür. Zugelassen sind raumluftabhängige Gasfeuerstätten (Art C) in Schacht entlüfteten Räumen bei Installation einer Verriegelungseinrichtung, die z. B. während des Betriebes einer Ventilatorlüftung den Brenner der Gasfeuerstätte abschaltet. Verriegelungen können evtl. entfallen, wenn sichergestellt ist, dass über Fugen oder Zuluftelemente so viel Luft nachströmen kann, dass im Aufstellraum nicht mehr als 4 Pa Unterdruck erzeugt wird. Dies kann der Fall sein, wenn in einer Wohnung oder vergleichbaren Nutzungseinheit beide Anlagen räumlich weit auseinander liegen und sich gegenseitig nicht beeinflussen. zz Räume zur Aufstellung von Gasfeuerstätten über 50 kW Gesamtnennwärmeleistung

Gasbefeuerte Heizkessel über  50 kW Gesamtwärmeleistung sind gem. MFeuVO nicht mehr an einen besonderen „Heizraum“ gebunden. Die Anforderungen an den Aufstellraum sind unter ▶ Abschn. 4.6 beschrieben. Flüssiggas wird als Brennstoff für Heizzwecke vornehmlich dort verwendet, wo der Einsatz von Heiz­öl, z. B. im Bereich von Trinkwassertalsperren, eingeschränkt ist und eine Anschlussmöglichkeit an das Netz des gegenüber Flüssiggas preisgünstigeren Erdgases nicht vorhanden ist. Es besteht aus Propan C3H8, Butan C4H10, Propylen (Propen), Butylen (Buten) und deren Gemischen. Diese beim Cracken von Erdöl oder Erdölfraktionen anfallenden ungiftigen Kohlenwasserstoffe sind unter normalen Druck- und Temperaturverhältnissen gasförmig, verflüssigen sich aber bereits bei einem Druck von etwa 25 bar auf ungefähr 1/260 ihres ursprünglichen Volumens. In Behältern abgefüllt, lässt sich das komprimierte Medium gut transportieren und lagern. Unter normalen atmosphärischen Bedingungen entspannt sich das Propan-Butangemisch beim Verlassen des Behälters und verdampft infolge seines sehr niedrigen Siedepunktes zu Gas. Das Gas ist etwa 1,8-mal so schwer wie Luft. Um zu verhindern, dass sich z. B. bei Leckagen ausgetretenes Gas unbemerkt in tief gelegenen Räumen ansammeln kann, sind entsprechende Vorkehrungen zu treffen. Wichtigster Leitfaden: TRF „Technische Regeln Flüssiggas“. Die Anforderungen der TRF an Leitungsführung, Gasgeräte, Aufstellungs- und Heizräume, Verbren-

4

217 4.2 • Wärmeerzeugungsanlagen

Bereich A

Bereich A

0 1,0

Bereich B

0 1,0

≥ 50

Bereich B

1,00

3,00

≥ 20

Y

.. Abb. 4.42  Explosionsgefährdete Bereiche bei erdgedeckter Einlagerung. Bereich A = ständig gefährdet, Bereich B = Temporär (beim Befüllungsvorgang) gefährdet

1,00

X

3,0 0

nungsluftversorgung, Abgasanlagen wie auch an Abstände von brennbaren Bauteilen entsprechen prinzipiell denen der TRGl wie zuvor angeführt. Das verflüssigte Gas kann in auswechselbaren Druckflaschen von  3–46 kg (ca.  6–90 l) Inhalt bereitgestellt werden, wobei eine Reihe von Sicherheitsvorkehrungen zu treffen sind, die hier nicht alle aufgeführt werden können, zumal sich Flaschenanlagen auf Sonderfälle beschränken. Der Fußboden von Aufstellräumen darf nicht allseitig tiefer liegen als die angrenzende Geländeoberfläche und muss nach außen schlagende Türen ins Freie aufweisen. Ortsfeste Großbehälter in Form zylindrischer Stahltanks ab 700 kg Füllgewicht (ca. 1.775 l) können oberirdisch aufgestellt oder unterirdisch angeordnet werden. Verkauft wird der Brennstoff Flüssiggas nach Gewicht. Einem Kilogramm entsprechen (druck- und temperaturabhängig) etwa 1,8–2 Liter Flüssigkeit bzw. 400– 550 m³ Gas. Dem Heizwert von 1.000 l Heiz­öl EL äquivalent sind etwa 750 kg Flüssiggas. Oberirdische Großbehälter können gemietet oder gekauft werden. Die meist im Freien als Fremdkörper wirkenden weißen Zylinder sollten durch immergrüne Bepflanzungen eine optische Abschirmung erhalten. Der Boden unterhalb oberirdischer Behälter muss eben sein. Als Fundament genügt eine Betonplatte von mind. 20 cm dicke aus C 12/15 mit Baustahlgewebeeinlage auf einem 25 cm dicken Kies- oder Schotterbett. Unterirdische Großbehälter bedingen höhere Anschaffungs- und Einbaukosten (einschl. Korrosionsschutz). Sie werden allseitig mit mind. 50 cm Erde überdeckt. Ihr Vorteil: keine optische Beeinträchtigung. Die Fläche über dem Tank kann, mit Ausnahme des sichtbaren Tankdeckels, in die Grünanlage des Gebäudeumfeldes einbezogen werden. Ein Mieten unterirdischer Behälter ist nicht möglich. Halbunterirdische Großbehälter, d. h. zur Hälfte im Erdreich eingebettete Behälter, kommen nur selten in Betracht. Schutzzonen sind zum Schutz des Behälters, hauptsächlich aber als Schutzvorkehrungen für den Fall austretenden Gases zu berücksichtigen (explosionsgefährdeter Bereich). Gas kann beispielsweise beim Befüllvorgang, bei Überdruck aus dem Sicherheitsventil oder aus undichten Rohrverbindungen entweichen. Zu berücksichtigen ist ein ständig explosionsgefährdeter Bereich (Bereich A) und ein etwas größerer Bereich (Bereich B), der während des Befüllvorgangs gefährdet ist (siehe . Abb. 4.42 und 4.43).

3,00

Y

Bereich A

Bereich B

.. Abb. 4.43  Explosionsgefährdete Bereiche bei oberirdischer Aufstellung. Gefahrenpunkte können durch Wände aus nichtbrennbaren Baustoffen abgeschirmt werden. X nicht abschaltbare Zündquelle (z. B. Gerät), Y Einlauf zur Kanalisation, Schacht (Lichtschacht) o. ä.

In diesem Bereich dürfen sich keine unabgeschirmten Zündquellen wie z. B. Gerätemotoren befinden, sofern sie beim Befüllvorgang nicht abschaltbar sind. Unzulässig sind auch Einläufe von Kanalisationen (ohne Geruchverschluss) oder Schächte, z. B. Lichtschächte von Gebäuden. Schutzwände können an bis zu zwei Seiten eine Abschirmung bieten. Diese können auch sicherstellen, dass sich der Bereich B nicht auf Nachbargrundstücke oder öffentliche Verkehrsflächen erstreckt. Im Gelände mit Gefälle sind gem. 3.3.3.3 der TRF Bd. 1 weitere Vorkehrungen zu treffen. Ein Anfahrschutz ist an Verkehrsflächen vorzusehen. Vom Behälter aus ist eine Kupferrohrleitung oder korrosionsgeschützte Stahlrohrleitung in mind. 60 cm Tiefe zum Gebäude zu führen, wo sie im oder vor dem Gebäude mit einem Hauptabsperrventil endet, ggf. in Verbindung mit einem druckreduzierenden Regler. Im Erdreich dürfen auch PE-HD-Rohre (Polyethylen hart) verlegt werden. Metallische Rohrleitungen sind mind. 10 cm allseitig in Sand einzubetten. Kunststoffrohre sind auf einer mind. 15 cm dicken

Kapitel 4  •  Wärme- und Kälteversorgungsanlagen

218

1

.. Tab. 4.12  Vollbenutzungsstunden für Überschlagsrechnungen (nur für Schätzung geeignet. Neben dem Wärmedämmstandard ist die Luftdichtigkeit und das Nutzungsverhalten von großem Einfluss)

2

bvH

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Einfamilienhaus

1.500–2.100 h/a

Mehrfamilienhaus

1.800–2.100 h/a

Bürogebäude

1.500–1.900 h/a

Krankenhaus

1.900–2.500 h/a

Schule, einschichtiger Betrieb

1.200–1.400 h/a

Schule, mehrschichtiger Betrieb

1.300–1.500 h/a

Sandschicht zu verlegen und mind. 30 cm mit Sand zu überdecken. Abstand zu Leitungen/Kabeln/Rohren: mind. 80 cm, Rohrleitungen dürfen nicht überbaut werden. Verkehrsflächen. Tankfahrzeuge (≥ 16 t Gesamtgewicht) müssen auf einer befestigten Zufahrt zur Befüllung des Behälters bis auf etwa 25 m (Schlauchlänge) an diesen heranfahren können. Prüfung. Der Einbau erdverlegter Behälter unterliegt einer sorgfältigen Prüfung. Alle ortsfesten Flüssiggasbehälter sind in einem festgelegten Turnus durch Sachverständige zu überprüfen.

4.2.3.2 Heiz­öl- und Biodiesellagerung Heiz­öl ist den wassergefährdenden Flüssigkeiten zuzurechnen. Anlagen zur Heiz­öllagerung bedürfen der bauaufsichtlichen Genehmigung. Bestimmungen über die Lagerung von Heiz­öl finden sich im Bauordnungsrecht der Länder. Biodiesel hat einen Flammpunkt von deutlich über 100 °C und ist deshalb kein Gefahrgut. Die Lagerung entspricht aber der von Heiz­öl. Für die Beständigkeit von Kunststoffbeschichtungen muss ein entsprechendes Zeugnis vorliegen. Der Jahresbedarf B an Heiz- oder Bioöl lässt sich nach folgender Formel ermitteln: BD

--

˚HL  bvH HU

Zu berücksichtigen sind: Die Heizlast ΦHL des Gebäudes. Die je nach Gebäudeart anzunehmenden jährlichen Vollbenutzungsstunden bvH. Der Energieinhalt HU des Brennstoffes Heiz­öl EL. Beispielrechnung für das Berechnungsbeispiel  2 aus

▶ Abschn. 4.1.1:

Die Heizlast des Gebäudes beträgt 32 kW. Ermittelt über . Tab. 4.4 (unter Berücksichtigung des A/V-Verhältnisses und des Standortes). Anzunehmende Jahres-Vollbenutzungsstunden bvH: 1.800–2.100 h/a (siehe . Tab. 4.12). Der Heizwert HU von Heiz­öl EL = 10,0 kWh/l (siehe

▶ Abschn. 4.2.3.1).

oberirdische Lagerung in Gebäuden

unterirdische Lagerung

.. Abb. 4.44  Man unterscheidet zwischen „unterirdischer“ Öllagerung, bei der die Behälter außerhalb von Gebäuden im Erdreich versenkt werden, und „oberirdischer“ Lagerung von Öl innerhalb von Gebäuden, wobei die Lagerbehälter im Regelfall im Keller aufgestellt werden. Eine „oberirdische“ Öllagerung im Freien ist bei Gebäudeplanungen irrelevant

BD

32 kW  .1:800 bis 2:100 h=a/ 10;0 kW h=l

D 5:760  6:270 Liter=Jahr

Bei zentraler Warmwasserbereitung sollten bei Wohnhäusern etwa 10–20 % zusätzlich veranschlagt werden. (Im Gegensatz zur Ermittlung der zusätzlichen Kesselleistung für die Warmwasser-Bereitung ist der Energiebedarf für die WarmwasserBereitung leichter quantifizierbar.) Eine Orientierungshilfe für die Festlegung der Lagermengen bietet die Heizanlagenbau (AMEV: Richtlinie Hinweise zum Planen und Bauen von Wärmeversorgungsanlagen für öffentliche Gebäude): Empfohlene Lagermenge nach Heizkesselleistung: bis 0,1 MW bis 1,0-facher Jahresbedarf, 0,1–1,0 MW etwa 0,7- bis 0,5-facher Jahresbedarf, über 1,0 MW etwa 0,5- bis 0,15-facher Jahresbedarf.

--

Der Lagerraum für Holzpellets ist dem Energiebedarf der Liegenschaft anzupassen und sollte den 1,2–1,3-fachen Jahresbrennstoffbedarf aufnehmen können (nutzbares Volumen = 2/3 Lagerraumvolumen). Als Faustregel für den benötigten Lagerraum für Pellets gilt: 1 kW Heizlast = 0,9 m³ Lagerraum (inkl. Leerraum), Lagerraumgrundfläche mindestens 2 m × 3 m.

--

Die ersten Heizperioden eines Neubaus in Massivbauweise sind wegen des Feuchtigkeitsüberschusses im Gebäude nicht repräsentativ für den durchschnittlichen Brennstoffverbrauch. Im ersten Jahr ist mit einem Brennstoffmehrverbrauch von etwa 25 % zu rechnen. Erst ab der 3. bis 4. Heizperiode stellen sich normale Feuchtigkeitswerte ein. Stahlbehälter sind korrosionsgefährdet, wobei die wenigsten Schäden von außen entstehen; der weitaus größte Teil der Schäden entsteht durch punktförmiges Durchrosten von innen, und zwar im Bereich des Behälterbodens. Beim Verbrauch des Heiz­öls strömt mit absinkendem Ölspiegel Luft in den Behälter nach und damit auch Luftfeuchtigkeit. An den

4

219 4.2 • Wärmeerzeugungsanlagen

Auffangwanne

Stahl

2 × 40 cm 2 × 25 cm

5 cm

4 cm

Erforderlich

PA und PE

2 × 40 cm (2 × 5 cm)

–

–

Erforderlich

GFK

2 × 40 cm 2 × 5 cm

–

5 cm

Nicht erforderlich

kühlen Behälterwandungen schlägt sich die Luftfeuchtigkeit als Kondenswasser nieder und sinkt unter das leichtere Heiz­öl ab. An der Behältersohle sammelt sich im Laufe der Zeit eine in Verbindung mit Chloriden und Schwefelverbindungen stark aggressive Flüssigkeit an. Infolge elektrolytischer Vorgänge kommt es im Bereich der Behältersohle weniger zur Flächenrostbildung als vielmehr zu Lochfraß, d. h. zu punktförmigen Durchrostungen von etwa Bleistiftdicke bei oft intakter Umgebung. Dem Heiz­öl beizumischende Zusätze von Korrosionsschutzmitteln (Inhibitoren) wirken sich zwar günstig aus, sind jedoch wegen der unterschiedlichen chemischen Zusammensetzung der Bodenflüssigkeit kein sicherer Schutz. Kunststoffbehälter  sind korrosionsbeständig, infolge ihres

geringen Gewichts leicht zu transportieren und meist so transparent, dass der Ölstand bei oberirdischer Lagerung von außen unschwer erkennbar ist. Zur Verwendung kommen 3 Kunststoffe: Polyethylen (PE). Polyamid (PA) unter der Bezeichnung Nylon bekannt. Glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK).

--

zz Oberirdische Lagerung von Heiz­öl oder Biodiesel in Gebäuden

Bis zu 5.000 l dürfen in Heizräumen bzw. Aufstellungsräumen von Heizkesseln gelagert werden, sofern dieser Raum den Anforderungen an Heiz­öllagerräume entspricht. Mindestabstand der Behälter zur Feuerungsanlage (Kessel, Schornstein): 1,0 m; mit dazwischen angeordnetem Strahlungsschutz ggf. auch weniger. Heiz­öl- bzw. Bioöllagerräume erhalten feuerbeständige Wände und Decken sowie feuerhemmende Innentüren bzw. Klappen. In einem Heiz­öllagerraum können bis zu  100.000 l Heiz­öl gelagert werden. Sie müssen gem. MusterFeuVO gelüftet und von der Feuerwehr vom Freien aus beschäumt werden können. Durch Heiz­öllagerräume hindurchführende Leitungen dürfen im Brandfall Feuer und Rauch nicht in andere Räume übertragen (landesrechtliche Varianten). Batteriebehälter bis 2.000 l Fassungsvermögen sind so schmal, dass sie sich ohne Schwierigkeiten durch normale Türöffnungen transportieren lassen. Am Aufstel-

1,50

Abstand untereinander

≥5

Mindestabstand zum Fußboden

≥ 40

≥4

≥ 25

≥ 25

Mindestabstand zu Wänden

≥ 40

Batteriebehälter aus

≥ 25

.. Tab. 4.13  Mindestabstände für Batteriebehälter.

.. Abb. 4.45  Batteriebehälter aus Stahl müssen in ölbeständigen Wannen aufgestellt werden, deren Fassungsvermögen dem des größten Behälters entspricht. Durch Leitungen miteinander verbundene Behälter gelten dabei als ein Behälter. Mindestabstände zu Wänden: an der Zugangsseite und einer anschließenden Seite: 40 cm, an den übrigen Seiten: 25 cm, Fußbodenabstand: ≥ 5 cm, Deckenabstand: ≥ 25 cm .. Tab. 4.14  Abmessungen von Batteriebehältern aus Stahl. Die meisten Kunststoff-Batteriebehälter haben nicht allzu weit hiervon abweichende Abmessungen. Fassungsvermögen

Breite

Höhe

Länge

1.000 l

0,72 m

1,50 m

1,10 m

1.500 l

0,72 m

1,50 m

1,65 m

2.000 l

0,72 m

1,50 m

2,15 m

lungsort werden sie zu Gruppen (Batterien) von maximal 5 Behältern zusammengefasst, . Abb. 4.45 und . Tab. 4.14. Batteriebehälter aus Stahl, PA oder PE sind in ölfest ausgekleideten Auffangräumen (Wannen) mit dem Fassungsvermögen des größten Behälters aufzustellen. Durch Rohrleitungen miteinander verbundene Batteriebehälter gelten dabei als ein Behälter. Üblich ist es, die Auffangwanne durch Anheben der Türschwelle zum Öllagerraum zu schaffen, so dass als Zugang nur eine Luke verbleibt. Wird Heiz­öl im Heizraum gelagert, ist dort eine etwa halbsteinige halbhohe Einfassung zu errichten. Innen ist die Auffangwanne mit einem ölbeständigen Anstrich bzw. entsprechender Beschichtung zu versehen. Bei PA- und PE-Batterietanks darf die Gesamtlagermenge innerhalb einer Auffangwanne 10.000 l nicht überschreiten. Bodenabläufe in Heiz­öllagerräumen müssen als Heiz­ölsperren ausgebildet sein. Die Zugänglichkeit zu Batteriebehältern muss durch ausrei-

220

Kapitel 4  •  Wärme- und Kälteversorgungsanlagen

0 oder ≥ 50

1 2

4 5

≥ 40

3

Sumpfraum PU-Schaum mit Inhibitoren Zusätzliche Bodenschale Doppelmantel

0 oder ≥ 50

≥ 40 Batteriebehälter aus PA oder PE

≥5

6

.. Abb. 4.48  Da Innenkorrosion erfahrungsgemäß nur im Bereich der Behältersohle auftritt, sollten dort verstärkt Schutzmaßnahmen getroffen werden, z. B. in Form eines zusätzlichen Bodenblechs

7

9

≥ 40

8 ≥ 40

≥5

≥5

10

Batteriebehälter aus GKF (Auffangraum nicht erforderlich)

11

.. Abb. 4.46  Seitliche Mindestabstände für Batteriebehälter aus Kunststoff gem. Bauartzulassung. Landesrechtliche und modellspezifisch bedingte Abweichungen sind ggf. zu berücksichtigen

12 ≥ 50

13 14

17 18 19

≥ 40

≥ 25 (40 ) ≥ 25 (40)

16

≥ 10

15

.. Abb. 4.49  Doppelwandiger Stahlbehälter mit einem Testmedium zwischen beiden Wandungen. Rostet eine der Wandungen durch, verändern sich die Druckverhältnisse im Zwischenraum und ein darauf reagierendes Kontrollgerät zeigt optisch und akustisch den Schaden an

21 22 23

≥ 40

20

.. Abb. 4.47  Standortgefertigte Ölbehälter nach DIN 6625 aus Stahl gestatten es, größtmögliche Ölmengen in einem Raum zu lagern, und lassen sich besonderen örtlichen Gegebenheiten weitgehend anpassen

chenden Wandabstand gewährleistet sein (. Tab. 4.13). Die genormten Batteriebehälter aus Stahl wurden von den korrosionsbeständigen Kunststoff-Batteriebehältern inzwischen weitgehend verdrängt. Kunststoff-Batteriebehälter gibt es bis zu einem Fassungsvermögen von  5.000 l. Sie sind nicht genormt, ihre Abmessungen entsprechen aber bis zu 2.000 l Fassungsvermögen in etwa denen der Batteriebehälter aus Stahl. Es empfiehlt sich jedoch, frühzeitig die zur Verwendung kommenden Behälter festzulegen, um sicherzugehen, dass Aufstellraum und Einbringöffnung ausreichend bemessen sind. Kunststoff-Batteriebehälter aus PA (Nylon) und PE (Hostalen, Lupolen) haben ein geringes Gewicht. PA-Behälter sind diffusions- und aromatendicht gegenüber Öl-Ausfallprodukten, so dass der Keller frei von Ölgeruch bleibt, vergl. . Abb. 4.46 GFK-Batteriebehälter  (glasfaserverstärkter Kunststoff) benö-

tigen keinen Auffangraum (Wanne). Sie sind gasdicht (Gerüche). Standortgefertigte Behälter aus Stahl nach DIN 6625

4

221 4.2 • Wärmeerzeugungsanlagen

.. Tab. 4.15  Zylindrische doppelwandige Heiz­ölbehälter aus Stahl für unterirdische Lagerung nach DIN EN 12 285-1. Die Maße können auch als Richtwert für zylindrische GFK-Behälter angenommen werden Inhalt [m3]

1

3

5

7

10

16

20

25

30

40

50

60

80

100

Länge [m]

1,51

2,74

2,82

3,74

5,35

8,57

6,96

8,54

10,12

8,80

10,80

12,60

12,75

15,95

Durchmesser [m]

1,0

1,25

1,60

Gewicht [kg]

400

830

1.100

2,00 1.400

1.900

2.820

werden auch als Kastentanks oder kellergeschweißte Tanks bezeichnet, . Abb. 4.47. Sie sind für die Lagerung größerer Heiz­ölmengen in Gebäuden geeignet. Die bis zu 100 m³ fassenden Behälter bestehen aus vorgefertigten, am Aufstellungsort zusammengeschweißten Wandungen, die zur Aufnahme des Flüssigkeitsdruckes meist aussteifende Abkantungen, Wölbungen oder sonstige Profilierungen erhalten. Standortgefertigte Behälter ermöglichen eine optimale Ausnutzung der Heiz­öllagerräume. Auch in verwinkelten Räumen lassen sie sich anpassen. Bevorzugtes Rastermaß: 25 cm. Zur Gewährung ausreichender Bewegungsflächen bei der Herstellung und Überprüfung (Abspiegeln) standortgefertigter Behälter müssen folgende Mindestabstände eingehalten werden: 40 cm an der Zugangsseite und einer daran anschließenden Seite, 25 cm an den übrigen Seiten, 25 cm zur Decke, 10 cm zum Boden, 50 cm zwischen Einsteigöffnung und Decke bzw. Wand, sofern die Einsteigöffnung einen Durchmesser von mindestens 60 cm hat, andernfalls 60 cm Abstand.

---

Ab 10.000 l Tankinhalt sollte zur Gewährleistung eines ausreichenden Arbeitsraumes von Wänden oder benachbarten Behältern ein allseitiger Abstand von mindestens 40 cm eingehalten werden. Ebenso wie Batteriebehälter sind auch standortgefertigte Heiz­ölbehälter in ölbeständigen Wannen mit dem Fassungsvermögen des größten Behälters aufzustellen. Standortgefertigte Heiz­ölbehälter aus glasfaserverstärktem Kunststoff werden auch aus transportablen Behältersegmenten, die aneinandergeflanscht ein Fassungsvermögen von etwa  4.000 bis 40.000 l besitzen, hergestellt. zz Unterirdische Heiz­öllagerung im Erdreich

Erdverlegte Behälter sind so zu sichern, dass Heiz­öl nicht unbemerkt ins Grundwasser gelangen kann. Doppelwandige zylindrische Stahlbehälter (auch einwandige Behälter mit eingelegtem Kunststoffbehälter) können durch ein Kontroll- und Warngerät, welches Leckagen der inneren oder äußeren Hülle anzeigt, überwacht werden, . Abb. 4.49 und . Tab. 4.15. Als Ergänzung zu den o.  a. Sicherungsvorkehrungen bei Stahlbehältern sind folgende Maßnahmen möglich:

2,50

3.420

4.110

4.930

6.470

2,90 7.800

9.280

13.100

16.000

.. Tab. 4.16  Abmessungen kugelförmiger, doppelwandiger Heiz­ölbehälter aus GFK (ungenormt, Hersteller: Nau-Behältertechnik), v­­­or­gesehen in Kombination mit einem Leckanzeigegerät. Die sonst alle 5 Jahre vorzunehmende Innenbeschichtung kann so entfallen. Für Wasserschutzgebiete geeignet Inhalt [m3]

4

5

6

8

10

12

Durchmesser [m]

1,97

2,13

2,26

2,50

2,68

2,84

Gewicht [kg]

320

380

420

520

610

730

-

Äußere Korrosionsschutzbeschichtungen gem. DIN 6607 aus Bitumen auf textilen Trägerschichten (Standardausführung), abschließend mit einem weißen, Wärmestrahlenden reflektierenden Anstrich versehen. Auch ein Bitumenauftrag ohne Trägerschichten ist zulässig, ebenso äußere Beschichtungen aus Epoxidharz oder GFK. Innenbeschichtungen, Innenanstriche, Auskleidungen, insbesondere im Bodenbereich. Ein kathodischer Korrosionsschutz: beim elektrochemischen Prozess des Korrosionsvorganges treten Opfer­anoden aus Magnesium an die Stelle des durch Ionenabwanderung gefährdeten Stahls.

-

Kunststoffbehälter aus GFK  (glasfaserverstärktem Kunst-

stoff) dürfen i. d. R. gem. Bauartzulassung ohne Kontrollund Warneinrichtung unterirdisch verwendet werden, . Tab. 4.16. Sie sind jedoch, ebenso wie die Stahlbehälter, alle 5 Jahre auf Dichtheit zu überprüfen (siehe weiter unten). Zylindrische Kunststoffbehälter für unterirdische Lagerung von Heiz­öl im Erdreich sind bis zu 100 m³ Fassungsvermögen zugelassen. Ihre Abmessungen entsprechen in etwa denen zylindrischer Stahlbehälter. Im Preis liegen die i. d. R. einwandigen Behälter höher als doppelwandige Stahlbehälter. Kugelförmige Kunststoffbehälter sind preisgünstiger als alle übrigen Heiz­öl-Tanks gleichen Fassungsvermögens für die Verlegung im Erdreich. Sie werden ein- und doppelwandig hergestellt. Kugelförmige Stahlbetonbehälter sind gewichtsbedingt auftriebssicher und hoch belastbar (75 t). Innen und außen mit einer GFK-Schicht versehen, gelten sie in Verbindung mit der dazwischen befindlichen porösen Betonschale als doppelwandig, . Tab. 4.17. Der Anschluss einer Leckwarnanlage ist möglich.

2 3 4 5 6 7

.. Tab. 4.17  Abmessungen (annähernd) kugelförmiger Stahlbetonbehälter mit GFK- Beschichtung innen und außen (ungenormt, Hersteller: Haase) Inhalt [m3]

3,5

5

6

8

10

13

15

Durchmesser [m]

2,23

2,35

2,70

2,72

2,75

3,00

3,00

Höhe [m]

1,75

2,26

1,85

2,30

2,65

2,75

3,12

Ge­ wicht [kg]

1.500

1.700

1.900

2.100

2.300

3.000

3.500

Öltanks

≥ 30 - ≥ 100

1

Kapitel 4  •  Wärme- und Kälteversorgungsanlagen

Grundstücksgrenze

222

öfftl. Versorgungsleitung ≥ 40

Domschachthöhe: 40 cm.

≥ 100

.. Abb. 4.51  Mindestabstände unterirdischer Öllagerbehälter gem. DIN 4755-2

8 9 10 ≥ 20

11

Belastet

13

.. Abb. 4.52  Bei Gefährdung durch hohen Grundwasserstand oder Überschwemmung sind Ölbehälter mit 1,3-facher Sicherheit zu belasten oder zu verankern

14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

≥ 20

12 ≥ 20

.. Abb. 4.50  Einbau unterirdischer Öllagerbehälter. Der Behälter wird mit 1 % Gefälle zum Domende hin so auf einer mindestens 20 cm hohen Sandschicht verlegt, dass er spannungsfrei aufliegt. Nach Verfüllung mit Sand oder einem anderen steinfreien Material (keine Schlacke) bis etwa 1/3 der Tankhöhe ist das Verfüllmaterial einzuschlämmen, der Domschacht aufzusetzen und anschließend weiter mit dem gleichen Material bis mindestens 20 cm über Behälterscheitel zu verfüllen und zu verdichten. Ein breiter Betonkranz um die Domschachtabdeckung verhindert, dass Fahrzeuglasten über den Domschacht auf den Behälter übertragen werden

zz Kontrolle

Alle unterirdisch gelagerten Heiz­ölbehälter sind vor Inbetriebnahme von einem Sachverständigen zu überprüfen. Danach werden in einem fünfjährigen Turnus Innenbesichtigungen vorgenommen. Hierzu sind die Behälter zu leeren, zum Teil auch zu reinigen. Sofern die Anlage mit einem Leckanzeigegerät ausgestattet ist (obligatorisch für Stahlbehälter), beschränkt sich die Überprüfung auf die Funktion des Leckanzeigegerätes. Eine kostenaufwendige Entleerung, ggf. mit Reinigung, kann entfallen. In Wasserschutzgebieten sind stets doppelwandige Behälter mit Leckanzeige vorzusehen. Auf dem Markt sind Kombinationen aus Kunststoff-, Stahl- und Betonwandungen bzw. -Beschichtungen. Sie werden, wie auch oberirdisch in Kellerräumen angeordnete

Verankert

Öltanks in Wasserschutzgebieten, alle 2  Jahre von einem Sachverständigen überprüft. In einigen Bundesländern dürfen Erdtanks ohne Lecküberwachung nicht mehr eingebaut werden. Einbau von Heiz­ölbehältern im Erdreich. Ketten oder Seile dürfen nur an den Tragösen der Behälter befestigt werden. Dies gilt besonders für zylindrische Stahlbehälter mit äußeren Korrosionsschutzschichten. Sowohl für Stahlals auch für Kunststoffbehälter gilt, dass hartes Aufsetzen unzulässig ist. Die Behälter sind ringsum mindestens 20 cm mit steinfreier Verfüllung (z.  B. Sand) zu umgeben, . Abb. 4.50. Damit die Behälter auf der gesamten Unterlage aufliegen, ist die Verfüllung durch Einschlämmen ausreichend zu verdichten. Zylindrische Behälter erhalten ein Sohlengefälle von mindestens 1 % zum Domende (zur Behälteröffnung) hin. Sachverständige beaufsichtigen den Einbau. Bei kugelförmigen Lagerbehältern übernehmen im Allgemeinen die Lieferfirmen auch Aushub und Einbau. Die auf die Lagerbehälter aufzusetzenden runden oder quadratischen Domschächte nach DIN 6626 sind den zu erwartenden Belastungen (z. B. durch Fahrverkehr) entspre-

223 4.2 • Wärmeerzeugungsanlagen

chend so auszubilden, dass diese vom Erdreich aufgenommen und nicht auf den Behälter übertragen werden. Entsprechend der Tragfähigkeit des Erdreiches ist das nicht kraftschlüssig aufgesetzte Oberteil mit einem ausreichend breiten Betonkranz zu versehen. Das Unterteil des Domschachts ist flüssigkeitsdicht mit dem Behälter zu verbinden, Rohrdurchführungen sind abzudichten. Die Behälterüberdeckung beträgt mindestens 30 cm, maximal 100 cm. Unter Fahrbahnen ist, ohne statischen Nachweis, eine Überdeckung von 1,00 m vorgeschrieben. Untereinander sind ≥ 40 cm und zu Grundstücksgrenzen oder öffentlichen Versorgungsleitungen ≥ 100 cm Abstand einzuhalten. In Überschwemmungsgebieten und Bereichen hohen Grundwasserstandes müssen die Behälter mit ≥ 1,3-facher Sicherheit belastet oder verankert werden, um ein Aufschwimmen auszuschließen, . Abb. 4.51 und 4.52. Beispielrechnung  für einen 10.000 l-Behälter von ca. 2.000 kg

Gewicht, beschwert durch Beton eines Raumgewichtes von  2.300 kg/m³: Bei  10.000 kg Wasserverdrängung abzüglich  2.000 kg Behältergewicht verursachen die verbleibenden 8.000 kg einen Auftrieb von 80.000 N (1 kg hierbei 10 N gleichgesetzt). 8:200 kg  1;3 D 4;5 m3 Beton 2:300 kg=m3

Unter Wasser verliert 1 m³ Beton infolge Wasserverdrängung 1.000 kg Gewicht. 8:000 kg D 8 m3 Beton 1:000 kg=m3

Vom Lagerbehälter führen im Allgemeinen 2 Leitungen zum Brenner: Entnahme- und Rücklaufleitung. Durch die Funktionsweise des Brenners bedingt, läuft ein Teil des Heiz­öls zum Lagerbehälter zurück. Sie sollten im Erdreich so eingebaut werden, dass das Öl bei starkem Frost nicht stockt (versulzt) und somit zum Ausfall der Heizung führt (Einfrierrisiko). Der Stockpunkt liegt bei stark paraffinbasischen Rohölen bei etwa 8 °C. Gegebenenfalls ist eine Wärmedämmung, in besonderen Fällen auch eine temperaturgesteuerte selbstregelnde Begleitheizung (. Abb. 4.195) vorzusehen. Der Füllstutzen für die Lagerbehälter befindet sich im Freien, meist an Gebäudewänden oder unter der Domschachtabdeckung unterirdischer Behälter. Mit Rücksicht auf die Schlauchlängen der Tankwagen sollten die Füllstutzen höchstens 30 m von Fahrwegen entfernt sein. Entfernungen bis zu 60 m werden notfalls mit Hilfe dünnerer Schläuche bewältigt. Befüllungsfühler, sog. Grenzwertgeber, im Bereich der Behälterscheitel angeordnet, schalten vor vollständiger Behälterfüllung die Pumpe des Tankfahrzeugs ab.

.. Tab. 4.18  Heizungssysteme für Wohnbauten im Neubau und Bestand (BDEW Erhebung 2010). Energieträger

Heizsysteme

Erdgas

50,4 %

Heiz­öl

1,8 %

Wärmepumpen (Strom)

23,8 %

Sonstige (Pellets u. a.)

9,4 %

Fernwärme

13,6 %

Stromheizung

1,0 %

Eine elektrische Verbindung zwischen Grenzwertgeber und Tankfahrzeuge wird über eine Steckvorrichtung hergestellt, die sich neben dem Füllstutzen befindet. Entlüftungsleitungen führen bis mindestens 50 cm über den Füllstutzen, aber auch mind. 50 cm über Erdgleiche. Bei Behältern ohne Grenzwertgeber (bis zu einem Volumen von 1.000 l möglich) müssen sie an einer Stelle ausmünden, die während des Befüllvorgangs leicht zu beobachten ist. Da nicht auszuschließen ist, dass Grenzwertgeber einmal funktionsuntüchtig werden, sollten grundsätzlich alle Lüftungsleitungen im Sichtbereich des Einfüllenden ausmünden. Der beim Befüllvorgang austretenden intensiv riechender Gase wegen sollten sich die Mündungen möglichst nicht in unmittelbarer Nähe von Fenstern befinden.

4.2.3.3 Wärmeerzeuger mit Gas oder Heiz- bzw. Bioöl Im Neubau und im Bestand hat Erdgas als Energieträger für Wärmeerzeugung einen erheblichen Anteil (ca. 50 %). Die Bedeutung für Heiz­öl ist stark gesunken, dagegen haben Holzverfeuerungen (besonders Pellets) und Wärmepumpen einen höheren Anteil (siehe . Tab. 4.18). Folgende Möglichkeiten ergeben sich bei dem Einsatz von Erdgas für Wärmeerzeugungssysteme: Heizkessel Niedertemperaturtechnik, Heizkessel Brennwerttechnik, Gasmotorwärmepumpen, Gasabsorptionswärmepumpen, Gasadsorptionswärmepumpen, Blockheizkraftwerke (Mikro-, Mini- oder größere BHKWs), Brennstoffzellen.

------

Mit Heiz­öl bzw. Bioöl können folgende Wärmeerzeugungssysteme errichtet werden: Heizkessel Niedertemperaturtechnik, Heizkessel Brennwerttechnik, Verbrennungsmotorwärmepumpe mit Diesel, Blockheizkraftwerk (Mini- oder größere BHKWs).

4

Kapitel 4  •  Wärme- und Kälteversorgungsanlagen

224

VL Heizung

1 vom Kessel

2

RL Heizung

VL Heizung vom Kessel

RL Heizung

9

3 4 zum Kessel

5

8

6

4 2

7

9 10 11 12 13 14 15

.. Abb. 4.54  Vierwegemischer. Die Menge des zugemischten Rücklaufs beeinflusst die Vorlauftemperatur

7 6

3

5

8

1

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Wärmeerzeuger Thermostat Sicherheitsthermostat Steuerorgan Vierwegemischer (Motormischer) Umwälzpumpe Vorlauftemperaturfühler Regel - und Steuergerät (mit Schaltuhr für Tag-/Nachtbetrieb) Witterungsfühler

.. Abb. 4.53  Rücklaufbeimischung bei einer ölbefeuerten Warmwasser- Heizung in Verbindung mit witterungsgeführter Regelung. Die Anlage besteht aus einem kesselseitigen Kreislauf der Wärmeerzeugung und einem Wärmeverteilerkreislauf, beide verbunden durch einen Vierwegemischer. Dem Vorlauf des Wärmeverteilerkreises wird mittels Vierwegemischer abgekühltes Wasser des Rücklaufs beigemischt. Ein Regelgerät steuert die Einstellung des Mischers unter Berücksichtigung von Vorlauftemperatur und Witterung. (Inzwischen technisch überholt. Als Stand der Technik gelten NT- und Brennwertkessel)

16 17 18 19 20 21 22 23

zum Kessel

Heizkessel  aus Gusseisen oder Stahl sind funktionell gleich-

wertig, die aus einzelnen Gliedern zusammengesetzten Gusskessel sind jedoch aufgrund ihrer höheren Korrosionsbeständigkeit besonders dauerhaft. Durch Anbau weiterer Glieder lassen sich Gusskessel leicht in ihrer Leistung verändern. Heiz­öl- und gasbefeuerte Anlagen höherer Leistung erhalten vorzugsweise Stahlkessel. Sowohl Stahl- als auch Gusskessel werden im unteren Leistungsbereich (bis zu 50–70 kW je nach Hersteller) als anschlussfertige, optimal aufeinander abgestimmte Einheiten (Units) einschließlich Brenner, Armaturen und Verdrahtung geliefert und erreichen daher hohe Wirkungsgrade. In Ergänzung zu der im Werk vorgenommenen Voreinstellung ist am Aufstellungsort für jede Unit eine Nachregelung unter Berücksichtigung von Höhenlage, Luftdruckverhältnissen und Abgasanlage (Schornsteinzug) vorzunehmen. Neben den seit langem gebräuchlichen, auf Unterdruck der Abgasanlage (Schornsteinzug) angewiesenen sog. Naturzugkesseln werden für größere öl- und gasbefeuerte Anlagen

zunehmend Hochleistungskessel (Überdruckkessel) verwendet, bei denen das Brennergebläse den Kesselwiderstand überwindet, so dass ein geringerer Schornsteinzug erforderlich wird. Diese dank größerer Heizflächenbelastung auch vergleichsweise kleineren Kessel haben einen hohen Wirkungsgrad. Gegen die verhältnismäßig lauten Betriebsgeräusche sind ggf. entsprechende Vorkehrungen zu treffen. Der Wirkungsgrad eines Niedertemperatur-Heizkessels liegt heute unter Berücksichtigung von Abgas- und Auskühlverlusten bei etwa 89–94 %. Abgasverluste entstehen mit dem Abziehen der gasförmigen Verbrennungsrückstände während der Brennerlaufzeiten und bewirken einen ausreichenden Schornsteinzug. Grenzwerte wurden mit der 1. Verordnung zur Durchführung des Bundesimmissionsschutzgesetzes (1. BImSchV) festgelegt. Sie werden jährlich vom Bezirksschornsteinfegermeister kontrolliert. Die Abgasverluste neuer Kessel liegen selten höher als 7–9 % (bezogen auf den Heizwert des Brennstoffes). Die Grenz­werte sind abhängig von der Kesselleistung: 4–25 kW max. 11 % Abgasverlust, 25–50 kW 10 % Abgasverlust und über 50 kW max. 9 % Abgasverlust. Die Grenzwerte gelten nur für Öl- und Gasheizungen und nicht für Heizkessel, die mit festen Brennstoffen betrieben werden wie z. B. naturbelassenes Holz. Bei Brennwertgeräten wird der Abgasverlust nicht kontrolliert, da bedingt durch die Bauart davon ausgegangen wird, dass die Grenzwerte eingehalten werden. Auskühlverluste sind abhängig von der Qualität der Wärmedämmung wie auch von den Abmessungen und der Bauart eines Kessels. Bei modernen Kesseln liegen die Auskühlverluste zwischen 1 % und 2 %.

-

-

Die Energieeinsparverordnung (EnEV) unterscheidet zwischen Standardheizkesseln, Niedertemperatur-Heizkesseln (NT-Kesseln) und Brennwertkesseln. Ein europaweit geltendes CE-Zeichen weist Wärmeerzeuger für flüssige und gasförmige Brennstoffe als einen dieser drei Kesseltypen aus. Standardheizkessel sind in Neubauten nicht mehr statthaft. NT-Kessel werden vornehmlich mit Heiz­öl oder Gas, Brenn-

225 4.2 • Wärmeerzeugungsanlagen

Taupunkt gerät oder aber nur kurzfristig während der Anlaufphase des Brenners. Auf diese Weise soll der Bildung eines korrosiven Rauchgaskondensats in der Brennkammer entgegengewirkt werden. Brennstoffabhängig liegt der Taupunkt relativ hoch: um etwa 55 °C bei Erdgas, um etwa 45 °C bei Heiz­öl.

Heizfläche

--

RL Abgas

VL

Wärmetauscher Gas Luft

Kondensat

.. Abb. 4.55  Funktionsschema eines Brennwertkessels. Der größte Teil der Heizwärme wird im Verbrennungsraum an das Heizwasser abgegeben. Im vorgeschalteten Wärmetauscher kondensiert der im Abgas enthaltene Wasserdampf, wobei Verdampfungswärme (Latentwärme) freigesetzt wird. Wasserdampf entsteht bei der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen. Zur Kühlung wird der Heizungsrücklauf eingesetzt, dessen Temperatur unter dem Taupunkt des Wasserdampfes (ca. 45–57 °C) liegen muss. NT-Heizsysteme mit ihren niedrigen Vorlauftemperaturen erfüllen diese Voraussetzungen am besten

wertkessel beinahe ausschließlich mit Gas und mittlerweile auch für Heiz­öl betrieben. Gleitende Vorlauftemperatur bezeichnet die Leistungsanpassung durch Regelung der Heizmitteltemperatur. Mit Hilfe eines motorisch betriebenen Vier- oder Dreiwegemischers kann die Temperatur des Vorlaufes gleitend verändert werden (siehe . Abb. 4.54). Niedertemperaturkessel (NT-Kessel)  sind Heizkessel, die

kontinuierlich mit Rücklauftemperaturen von 35–40 °C betrieben werden können, ohne Korrosionsschäden durch u. U. auftretende Kondensationen. Etwa 35–40 °C werden als Sockeltemperatur ständig aufrechterhalten. Die maximalen Vorlauftemperaturen liegen je nach Auslegung des Systems bei etwa 55–75 °C (. Abb. 4.139). Höhere VL-Temperaturen sind aber nicht ausgeschlossen. Infolge der gegenüber früheren Standardheizkesseln (Vorlauftemperaturen bis 90 °C) geringeren Betriebstemperaturen fallen die Wärmeverluste von Kessel und Rohrleitungen relativ niedrig aus. Auch die Verringerung der Abgasverluste durch Absenken der Abgastemperaturen wirkt energiesparend. Bei NT-Kesseln ist die Trennwand zwischen Brennkammer und Heizwasser durch konstruktive Maßnahmen so ausgebildet (Rippung, mehrere Schichten o. ä.), dass ihre Oberflächentemperatur brennkammerseitig nicht (vom Heizwasserrücklauf gekühlt) unter den

Die Anpassung der Heizleistung an den Bedarf erfolgt durch zwei- oder mehrstufige Brenner bzw. durch modulierende Brenner. Das Anfahren eines Brenners ist jeweils extrem energieverzehrend und umweltbelastend verglichen mit Dauerbetrieb. Bei zweistufiger Betriebsweise geht die Stufe mit der höchsten Leistung nur an wenigen Tagen mit starkem Frost in Betrieb. Während der übrigen Heiztage können so die Laufzeiten mit einer geringeren Leistungsstufe länger ausfallen. Die Häufigkeit der Brennereinschaltungen wird erheblich reduziert und damit auch Energieverbrauch und Umweltbelastung. Wegen der niedrigen Abgastemperaturen sind NTFeuerstätten auf Schornsteine bzw. Abgasanlagen angewiesen, die auf Kondenswasseranfall eingestellt sind (siehe weiter unten unter „Schornsteine/Abgasanlagen“). Brennwertkessel  benötigen weniger Energie und erzeugen

somit umweltfreundlich weniger CO2 als NT-Kessel. Die Investitionskosten für Brennwertgerät und Abgasanlage liegen i. A. vergleichsweise höher. Bei der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen verbindet sich der Wasserstoff mit dem Luftsauerstoff zu Wasser bzw. unter Wärmeaufnahme zu Wasserdampf. Diese in gasförmigem Aggregatzustand gebundene Energie entweicht normalerweise durch die Abgasanlage (Schornstein). Gelingt es, den Wasserdampf durch Abkühlung unter den Taupunkt zur Kondensation zu bringen, kann die freigesetzte Latentwärme genutzt werden. (Bei Verdampfung wird Wärme aufgenommen, bei Kondensation Wärme abgegeben, . Abb. 4.55.) Brennwert (früher als H0 oberer Heizwert bezeichnet) kennzeichnet die brennstoffbezogene Energie eines Brennstoffes, die bei der vollständigen Verbrennung frei wird, wenn das Abgas auf Bezugstemperatur (25 °C) zurückgekühlt wird. Dabei wird die im Wasserdampf gebundene Latentwärme frei: Um 1 kg Wasser zu verdampfen, sind 0,63 kWh erforderlich. Beim umgekehrten Vorgang, bei einer Kondensation, wird die gleiche Energiemenge freigesetzt. Der Brennwert liegt bei Erdgas um ca. 11 % und bei Heiz­öl EL um ca. 6 % höher als der Heizwert. Üblicherweise wird in der Heizungstechnik mit dem Heizwert (HU, auch unterer Heizwert genannt) gerechnet, der die im Wasserdampf enthaltene Energie nicht berücksichtigt. Brennwertkessel (Kondensationsheizkessel) erzielen so (bei diesem Bezugswert) Wirkungsgrade von über 100 %, bezogen auf den (unteren) Heizwert HU. Die noch heißen Abgase werden in Nachschaltheizflächen (Abgaswärmetauscher) des Heizkessels aus Edelstahl durch das Rücklaufwasser bis zur Kondensatbildung abgekühlt.

4

Kapitel 4  •  Wärme- und Kälteversorgungsanlagen

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

1 2 3 4

RL 30°C 20

15

10 5 0 Aussentemperatur (°C)

-5

-10

-15

Taupunkttemperaturbereich CO2-Gehalt: 8% Mittlerer Kondensatbereich Heizsystem 90/70°C Kondensatbereich Heizsystem 40/30°C

.. Abb. 4.56  Die Brennwerttechnik beruht auf der Rückgewinnung von Verdampfungsenergie, indem der in den Abgasen enthaltene Wasserdampf durch einen Rücklauf von niedriger Temperatur zur Kondensation gebracht wird. Die Taupunkttemperatur ist vom CO2-Gehalt des Abgases abhängig. Ein hoher CO2-Anteil bewirkt eine (für das System günstige) Anhebung der Taupunkttemperatur. Bei Verwendung von Erdgas als Brennstoff bewegt er sich um 45–57 °C. A Ideale Voraussetzung bieten Systemauslegungen, deren Rücklauftemperatur auch bei niedrigen Außentemperaturen, also höchstem Wärmebedarf, unterhalb des Abgas-Taupunktes liegt, z. B. Fußbodenheizungen mit 40/30 °C Systemauslegung. Der ganzjährige Kondensationsbetrieb ermöglicht einen höchstmöglichen Nutzungsgrad. B Selbst bei einer älteren mit 90/70 °C ausgelegter Anlage ist Kondensationsbetrieb bis zu Außentemperaturen um den Gefrierpunkt möglich, und damit an den meisten Heiztagen des Jahres

Dabei wird noch eine gewisse Menge sensibler (fühlbarer) Wärme (ca. 7 %) an den Rücklauf abgegeben. Hinzu kommt die Latentwärme, die bei der Kondensation von in den Abgasen enthaltenem Wasserdampf anfällt, wenn sie vom Rücklauf gekühlt werden (ca. 11 % bei Gasfeuerungen, 6 % bei Ölfeuerungen). Voraussetzung ist, dass die Rücklauftemperatur niedriger liegt als der Taupunkt des Wasserdampfs in den Abgasen (ca. 45–57 °C; abhängig vom CO2-Gehalt im Abgas).3 Günstige Voraussetzungen liegen bei NiedrigtemperaturHeizsystemen vor. Schon bei einer (relativ hohen) Temperaturauslegung von 70/50 °C kann die gesamte Jahresheizarbeit im Brennwertbetrieb erzeugt werden. In Anlagen mit den früher üblichen Auslegungstemperaturen  90/70 °C werden noch etwa 80 % der Jahresheizarbeit im Brennwertbetrieb erzeugt und zwar vorwiegend während der sog. Übergangszeit (. Abb. 4.56). Bei größerer Kälte liegt die Rücklufttemperatur (ungünstig für den erwünschten Kondensationsvorgang) meist über dem Traupunkt der Abgase. Die Auslegungstemperatur von  90/70 °C wird allerdings kaum erreicht, da es 3

Eine (unerwünschte) hohe Wasserdampf-Taupunkttemperatur (Kondensation bereits bei relativ hohen Rücklauftemperaturen) setzt einen hohen CO2-Gehalt im Abgas voraus. Zudem kennzeichnen ein hoher CO2-Gehalt, und damit ein geringer Luftüberschuss, eine einwandfreie Verbrennung. (Theoretisch erreichbarer CO2-Wert bei Verbrennung von Erdgas: 12 Vol.-%.)

1

2

Neutral 3

4

5 Regenwasser

6

7

Basisch

8

9

10 11 12

13 14

Kalilauge

VL 40°C

30 20

0

1

40

Sauer

Ammoniak

50

Haushaltsabwasser

Leitungswasser Destilliertes Wasser

6

RL 70°C

2

60

Essig

5

VL 90°C

3

70

Magnesiumsäure

4

80

Salzsäure

3

Heizsystemtemperatur (°C)

2

Kondensat aus Brennwertkesseln Heizöl Gas

4

90

Seewasser

100

1

Zitronensaft

226

.. Abb. 4.57  PH-Werte Vergleich von Brennwertkondensaten mit anderen Stoffen. Ein pH-Wert kennzeichnet den negativ dekadischen Logarithmus der Wasserstoffionen. Beträgt z. B. die Ionenkonzentration einer Lösung (Essig) 10–3 mol/l, dann hat die Lösung einen pH-Wert von 3. Dem pH-Wert ermöglicht es, Säuren und Laugen (Basen) voneinander zu unterscheiden sowie in ihrer Stärke zu kennzeichnen. Wasser als neutrale Flüssigkeit hat den pH-Wert 7. Säuren rangieren unterhalb von 7, Laugen oberhalb von 7. Je weiter ein pH-Wert sich von 7 entfernt, umso stärker reagiert die betreffende Flüssigkeit sauer oder basisch

früher üblich war, die Heizkörper vorsichtshalber größer auszulegen, als es die rechnerische Heizlast erforderte. Im praktischen Betrieb wird von gasbetriebenen Brennwertgeräten ein bis zu 10–11 % höherer Wirkungsgrad gegenüber NT-Kesseln erreicht. Höhere Angaben der Hersteller beziehen sich i. d. R. auf theoretische Werte. Heiz­öl ist wegen seines Schwefelgehaltes als Brennstoff für Brennwertkessel weniger geeignet. Abgesehen von Korrosionsproblemen sind Probleme zu lösen, die bei einer Einleitung des sauren Kondensats in das Entwässerungsnetz verstärkt anstehen. Zudem liegen die Taupunkttemperaturen bei Heiz­öl niedriger als bei Erdgas, was bedeutet, dass die Brennwertnutzung bei Heiz­öl erst bei tieferen Rücklauftemperaturen einsetzt. Der Anteil der Jahresheizarbeit mit Kondensatnutzung ist also deutlich geringer. Für schwefelarmes Heiz­öl werden Öl-Heizkessel mit Brennwerttechnik angeboten. Der Norm Nutzungsgrad erreicht Werte von 98 % bezogen auf den Brennwert bzw. 104 % bezogen auf den unteren Heizwert (Beispiel für 30 °C Rücklauf, Quelle: Viessmann). Die anfallenden Abgase verlassen einen Brennwertkessel mit so niedrigen Temperaturen, dass der fehlende thermische Auftrieb durch ein Gebläse ersetzt werden muss. Normale Hausschornsteine nach der bisherigen DIN 18 160 sind hierfür nicht zugelassen, weil der statische Druck innerhalb eines Schornsteins aus mineralischen Baustoffen geringer sein muss als der in den umgebenden Räumen. Erforderlich sind Schornsteine/Abgasanlagen mit gasdichten und kondensatbeständig ausgebildeten Innenrohren, z. B. aus Edelstahl, Glas oder Schamotte. Auch Kunststoffrohre sind zugelassen (siehe weiter unten unter „Schornsteine/Abgasanlagen“). Günstig ist eine Aufstellung im Dachraum bzw. obersten Geschoss mit kurzem Abgasrohr. Die Höhe der Abgasanlage ist für Brenn-

227 4.2 • Wärmeerzeugungsanlagen

.. Tab. 4.19  Mindestzahl von Wohnungen und Beschäftigten in Bürogebäuden zur Vermischung von Kondensaten mit häuslichem Abwasser Kesselleistung kW

25

50

100

150

200

Wohnungen

≥ 1

≥ 2

≥ 4

≥ 6

≥ 8

Beschäftigte

≥ 10

≥ 20

≥ 40

≥ 60

≥ 80

wertgeräte mit Gebläse ohne Belang. Gegebenenfalls ist bei Dachaufstellung zur Kondensatableitung eine Rohrverbindung mit Gefälle zu einer Schmutzwasserfallleitung herzustellen. Da die Kondensationswärme nicht hundertprozentig genutzt werden kann, enthalten die Abgase noch Wasserdampf, der in den Abgasanlagen kondensiert. Das sauer reagierende Kondensat (theoretisch max. 0,14 l/kWh bei Erdgasfeuerung. Anfall: ca. 1,4 Liter/Stunde bei 10 kW) ist der Kanalisation zuzuführen. Lt. DWA-A 251 kann davon ausgegangen werden, dass im Abwasser eines Haushaltes 100-mal so viele Basen anfallen, wie zur Neutralisation eines Erdgas-Kondensats nötig wären. Dies trifft sowohl auf Wohngebäude als auch auf Gebäude mit vergleichbaren Funktionen zu (Heime, Krankenhäuser etc.). Diesen gleichzusetzen sind Verwaltungsgebäude und Industrie-/Gewerbebetriebe, sofern deren Abwässer in ihrer Qualität häuslichem Abwasser entsprechen. Entsprechend ihrer Feuerungsleistung sind gem. DWA-A 251 drei Gruppen zu unterscheiden: Für gasbetriebene Heizungsanlagen bis 25 kW in Wohngebäuden ist keine Nachbehandlung vorgesehen, da bei diesen geringen Kondensatmengen die häuslichen Abwässer eine ausreichende Verdünnung und Neutralisation bewirken (Sicherheitsfaktor 100). Bei Büro- und vergleichbaren Betriebsgebäuden mit 25 kW Kesselleistung gilt das gleiche, wenn mind. 10 Beschäftigte dort tätig sind. Bei Wohngebäuden und Gebäuden mit vergleichbaren Abwässern zwischen > 25 kW bis 200 kW ist die Relation zwischen Kondensat- und Abwassermengen ausschlaggebend. Das o. g. Arbeitsblatt nennt Grenzwerte bei deren Überschreitung eine Neutralisation erforderlich wird, siehe . Tab. 4.19. Für Anlagen über 200 kW sind Neutralisationsanlagen obligatorisch.

-

Ölbefeuerte Brennwertanlagen mit schwefelarmen Heiz­öl (DIN 51 603-1) benötigen bis 200 kW keine Neutralisationsanlage. Bei Verwendung von Heiz­öl EL nach DIN 51  603-1 ist grundsätzlich eine Neutralisationsanlage vorzusehen. Die zuvor genannten Regeln nach DWA-A 251 gelten für Kondensat aus Feuerstätten und Verbrennungsmotoren, also auch für Verbrennungsmotor-Wärmepumpen und Blockheizkraftwerke. Eine Neutralisation wird auch stets erforder-

lich bei Ableitung von Abwasser in eine Kleinkläranlage nach DIN 4261 wie auch bei ungeeigneten Entwässerungsleitungen. DWA-A 251 führt hier ältere Gussrohre an, die in bestehenden Gebäuden vorgefunden werden wie z. B. LNA-, GA- oder SML-Gussrohr. Es kann damit gerechnet werden, dass die untere Abwasserbehörde sich am angeführten DWA-A 251 orientiert. Die Neutralisation erfolgt im Durchfluss, i. d. R. über einen relativ kleinen Behälter, der mit einem kalkhaltigen Granulat gefüllt ist. Für Flüssiggase gilt das hier Angeführte gleichermaßen. Sollen Brennwertgeräte im Keller installiert werden, ist abwasserseitig bei Mischkanalisation meist die Rückstauebene zu berücksichtigen. In der Regel ist dann eine Pumpenförderung vorzusehen (. Abb. 3.51 und 3.52). Die eingesetzten Pumpen müssen ggf. zur Förderung von nicht neutralisiertem Kondensat geeignet sein. Allgemein: Gas-Brennwertgeräte werden im Wohnungsbau überwiegend als Wandgeräte (Wandheizkessel, Kesseltherme) eingesetzt, bei Leistungen über  8 kW meist als Standgeräte. Obere Leistungsgrenze: etwa  600– 700 kW. Brennwertsysteme kommen in erster Linie für Neubauten in Betracht, aber auch für Altbauten, deren Außenfläche (Wände, Dächer, Verglasungen usw.) nachträglich gedämmt werden, so dass das Heizsystem mit geringeren VL- und RL-Temperaturen betrieben wird als vorher berechnet. Bei bestehenden Kesselanlagen können auch nachträglich Brennwert-Wärmetauscher in die Abgasanlage zwischen Kessel und Schornstein eingebaut werden. Voraussetzung ist allerdings ein für einen Brennwertbetrieb geeigneter Schornstein (Abgasanlagen, siehe . Tab. 4.21). Die Anlagekosten von Brennwertgeräten einschließlich der erforderlichen Abgaseinrichtungen liegen höher als die von NT-Kesseln. Die erzielbaren Energieeinsparungen führen aber i. d. R. in einem vertretbaren Zeitrahmen zu einer Amortisation des Mehraufwandes, wobei auch die Antriebsenergie für das Gebläse zu berücksichtigen ist. Der Installation eines Brennwertgerätes sollte eine Abstimmung mit dem Bezirksschornsteinfegermeister vorausgehen. Wärmepumpen  können als Verbrennungsmotor oder Sorp-

tionsanlagen ebenfalls mit Erdgas oder Biogas betrieben werden. Das Prinzip der Wärmepumpe ist weiter unten (▶ Abschn. 4.2.5) ausführlich beschrieben. Bei Wärmepumpen wird über einen thermodynamischen Kreislauf Wärme von einem niedrigen Temperaturniveau (Wärmequelle) auf ein höheres Niveau (Heizmitteltemperatur) angehoben. Dadurch wird Umweltwärme (aus dem Erdreich, Grundwasser, Außenluft o. a) für Heizzwecke nutzbar, obwohl das Temperaturniveau der Wärmequelle unter der Heizmitteltemperatur liegt. Erdgas kann bei dem Einsatz von Verbrennungsmotoren als Kompressorantrieb verwendet werden. Solche Anlagen sind besonders dann effizient, wenn die Motorabwärme in den Heizkreislauf eingebunden wird. Der Wärmeleistungsbereich liegt zwischen 1,5–1.200 kW, die Heizleis-

4

228

1 2 3

Kapitel 4  •  Wärme- und Kälteversorgungsanlagen

.. Tab. 4.20  Einteilung und Anwendung von Blockheizkraftwerken. Leistungsbereich [kWel]

Anwendung

Nano-BHKW

1,0–2,5

Ein- und Zweifamilienhäuser

Mikro-BHKW

2,5–20

Mehrfamilienhäuser

Bezeichnung

4 5

Gewerbeimmobilien Verwaltungsgebäude Mini-BHKW

20–50

6

Größere Wohnimmobilien Objektgebäude Nahwärmenetze

7

Klein-BHKW

> 50

Nah- sowie Fernwärmenetze

8 Groß-BHKW

> 2.000

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Größere Gebäude und

Quartier- oder Fernwärmeversorgung

tungszahl (Verhältnis Heizleistung zu Energiezufuhr) zwischen 1,5–1,8. Gasabsorptionswärmepumpen nutzen anstelle eines Kompressionsverdichters einen sog. „thermischen Verdichter“. Durch einen physikalisch-chemischen Prozess mit einem Lösungskreislauf (z. B Wasser-Ammoniak-Lösung) wird der Wärmepumpenkreislauf ohne bewegliche Teile des Verdichters durchgeführt. Von einer Adsorptionswärmepumpe spricht man, wenn z. B. Zeolith (Mineral aus Aluminium- und Siliziumoxid) Wasserdampf „adsorbiert“. Dabei entsteht die Wärme für das Heizsystem. Die im Kreislauf erforderliche Trocknung erfolgt durch einen Erdgasbrenner. Je nach Heizwassertemperatur schwankt die Heizleistungszahl zwischen  1 und  1,75 bei Absorptionswärmepumpen. Bei Adsorptionsanlagen beginnt die Leistung bei ca.  1,5 kW (Heizleistung) und reicht bis 40 kW. Größere Leistungen werden idealerweise durch Kaskadenschaltungen erreicht. zz Kraft-Wärme-Kopplung

Unter Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) versteht man die Erzeugung von Strom mit Motoren oder Brennstoffzellen und die gleichzeitige Nutzung der Abwärme für Heiz- oder Kühlzwecke. Hinweise zur Auslegung und Konzeption werden weiter unten erläutert. Kraft-Wärme-Kopplung ist ein wesentlicher Bestandteil der Energiewende. Der hohe primärenergetische Nutzungsgrad ist für die Versorgung einzelner Gebäude und von Quartieren von großer Bedeutung. Regelungen zur Förderung bzw. Vergütung von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen sind im Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWK-Gesetz) und im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) festgelegt. Unter Blockheizkraftwerken (BHKW) versteht man KWKAnlagen mit Verbrennungsmotorantrieb. Es wird unterschieden zwischen thermischem und elektrischem Wirkungsgrad und zwischen Nano-BHKW, Mikro-BHKW, Mini-BHKW,

Klein-BHKW und Groß-BHKW. Die Einteilung nach Leistung zeigt . Tab. 4.20.

4.2.3.4 Wärmeerzeuger mit festen Brennstoffen Koks- und Anthrazitkessel  verursachen relativ hohe Schadstoffemissionen. Sie passen sich mit ihrem Glutbett nur schwerfällig wechselnden Witterungsbedingungen an. Die Regelung der Wärmeabgabe ist in nur sehr engen Grenzen möglich. Bedienungsfreie Systeme gibt es inzwischen auch für Anlagen kleinerer Leistung. Die manuelle Beschickung und Entaschung ist mit erheblicher Staubentwicklung verbunden. Vor dem Verbrennen von Abfällen, insbesondere Papier, im Heizkessel wird gewarnt, weil sich dabei Rußflocken auf den wärmeleitenden Flächen absetzen und dort eine Dämmschicht aufbauen, die den Wirkungsgrad des Kessels bis zur nächsten Kesselreinigung erheblich herabsetzt. Hinzu kommt, dass bei Papierverbrennung nicht unerhebliche Schwermetallmengen freigesetzt werden. Als Brennstoff für Heizkessel im Wohnungsbau hat Koks bzw. Kohle keine Bedeutung mehr. Holzkessel verwerten einen schwefelfreien Brennstoff. Anders als bei den fossilen Brennstoffen führt die Verbrennung von Holz zu keinem Anstieg des CO2-Gehaltes der Atmosphäre. Die bei der Verbrennung von Holz frei werdende CO2-Menge wurde zuvor während des Wachstums aus der Atmosphäre aufgenommen. (Beim Verrotten von Holz entsteht ebenfalls CO2.) Allerdings sind gem.  1.  ImmissionsschutzVO nicht alle Holzstoffe für die Verfeuerung geeignet. In Feststoffkesseln bis 15 kW Nennleistung dürfen nur verbrannt werden: naturbelassene Holzstücke auch mit Rinde sowie Hackschnitzel, Reisig und Zapfen. In Feststoffkesseln ab 15 kW dürfen auch verbrannt werden: Sägemehl und Späne, Stroh und andere pflanzliche Stoffe.

-

Nicht verfeuert werden dürfen Holzteile mit Beschichtungen aus halogenorganischen Verbindungen (Lacken) und Anstrichen mit Holzschutzmitteln. Als Stand der Technik gilt der Holzvergaserkessel. Im Füllraum wird der Brennstoff vorgetrocknet. Gebläseunterstützt verläuft der Verbrennungsvorgang von oben nach unten. Die Gase werden durch das Glutbett geführt. Ein Holzkessel erbringt seine Nennleistung nicht kontinuierlich über 24 Stunden, da eine Holzfüllung bereits nach 3–4 Stunden bei voller Leistung verbrannt ist. Während der Ausfallzeiten übernimmt ein Pufferspeicher die Wärmeversorgung des Gebäudes. Die Bundesimmissionsschutz-Verordnung schreibt hierfür Pufferspeicher eines Volumens von 25 l/kW Kesselleistung bindend vor. 50–70 l/kW Kesselleistung werden von Kesselherstellern empfohlen. Der Rauminhalt von Holz wird gestapelt häufig in Raummeter (rm) beschrieben. Für einen Raummeter Buche, geschichtet, können ca. 560 kg/ rm angesetzt werden, bei 2.325 kWh/rm. Fichte mit 1 rm hat 340 kg/rm und 1.490 kWh/rm. Neben der Art des Holzes, der Feuchte, Dichte und dem Heizwert sind Form und Stückigkeit

229 4.2 • Wärmeerzeugungsanlagen

.. Abb. 4.58  Hackschnitzelheizkessel mit automatischer Beschickung über eine Förderschnecke

bzw. Größe zu unterscheiden. Für Kleinfeuerungsanlagen für Gebäude kommt naturbelassener Wald (Nadel- oder Laubhölzer), naturbelassene Resthölzer aus der Holzverarbeitung, naturbelassene und behandelte Resthölzer aus Schreinereien und Zimmereien usw. und Althölzer in Frage. Wegen möglicher Verunreinigung sind Althölzer zu vermeiden. Holz als Brennstoff wird in Form von Stückholz, Hackgut (auch Hackschnitzel bezeichnet) oder als Pellets eingesetzt. Ferner werden teilweise aus Resten hergestellte Briketts angeboten. In Deutschland sind Feuerungsanlagen für feste Brennstoffe bis zu 1 MW thermischer Leistung nicht genehmigungsbedürftig. Bis zu 15 kW Nennwärmeleistung kann naturbelassenes stückiges Holz in Form von Scheitholz oder Hackschnitzeln eingesetzt werden. Bei Anlagen über 15 kW Nennwärmeleistung können auch Sägemehlspäne, Stroh oder ähnliche pflanzliche Stoffe verbrannt werden. Wesentlich für den Einsatz in Gebäudeheizanlagen ist die Frage der Bedienung mit Feuerungsanlagen. Zentrale Feuerungsanlagen mit angeschlossener Warmwasserpumpenheizung sind örtlichen Heizanlagen wie z. B. Kamineinsätzen zu bevorzugen. Bei Einzelfeuerstellen ist die Verbrennung schwieriger zu kontrollieren, mit der Folge erhöhter Immissionen. In handbeschickten Feuerungsanlagen müssen Brennstoffe in lufttrockenem Zustand eingesetzt werden. Handbeschickte Feuerungsanlagen weisen grundsätzlich schlechtere Immissionswerte auf, als automatisch beschickte Kessel. Handbeschickte Anlagen werden meist als sog. Schachtfeuerung betrieben und sind wegen der diskontinuierlichen Beschickung schwierig zu betreiben und verhalten sich wegen des ungleichmäßigen Abbrands ungünstig. Aus Feuerungsanlagen in Warmwasserpumpenheizanlagen können unterschiedliche Kesseltechnologien eingesetzt werden. Bei dem Scheitholzgebläsekessel wird in der Regel in Verbindung mit einem Pufferspeicher mit einem gebläseunterstützten Kessel Scheitholz verbrannt. Die Durchheizzeiten können bei Volllast bis zu 7 Stunden, bei Teillast bis zu 20 Stunden betragen. Bei

.. Abb. 4.59  Pellets-Holzheizkessel mit Bevorratung in einem Kellerraum. Das benötigte Volumen entspricht dem von Heiz­öl, wenn die Gesamtraumgrößen verglichen werden

einem Saugzugkessel werden die auf einem Glutbett bei der Verbrennung entstehenden Schwelgase im Brennraum vollständig verbrannt. Eine vielversprechende Entwicklung sind die Hackgut- bzw. Pelletsfeuerungen. Hier werden aus einem Lagerraum Hackgut oder Pellets mittels Förderschnecken oder einem Ansaugsystem in einen Zwischenbehälter gefördert und dann in die Brennkammer eingeführt. Durch kontinuierliche Brennstoffzulieferung ist ein gleichbrennend guter Wirkungsgrad gewährleistet und eine gute Leistungsanpassung möglich. Hackgutheizungen (. Abb. 4.58) sind vor allem dann entsprechend einzusetzen, wenn Hackgut in entsprechender Qualität termingerecht zu erhalten ist. Pelletsheizungen können auch bei kleiner Leistung eingesetzt werden. Pellets können in einem Pumpwagen angeliefert werden und in einen Vorratsraum gepumpt werden. Die benötigte Lagerfläche ist vergleichbar der bei einem Einsatz von Heiz­öl. Vorteil ist vor allem der sehr homogene Brennstoff und die gute Regelbarkeit der Heizkessel. Pufferspeicher sollten grundsätzlich bei Holzkesseln zur Verlängerung der Abbrandzeit im Kessel eingesetzt werden. Bei Scheitholzkesseln ist der Pufferspeicher unbedingt notwendig, bei Hackgut- und Pelletsheizungen sinnvoll. In Verbindung mit dem Einsatz von Solarkollektoren sind Pufferspeicher ohnehin unumgänglich. Faustformel für Pufferspeicher ist ca. 40 Liter pro kW Nennleistung. Als Lagerstätte ist bei Hackgut der Monats- oder Jahresbehälter mit einem Kipper zu beschicken. Entweder werden Erdbunker mit Rührwerksaustragung, Brennstofflager im Keller, konische Einschüttgosse mit leistungsfähiger Deckenschnecke oder Bunker mit Außenbefüllung vorgesehen. Bei Pellets kann wegen der einfachen Förderbarkeit jeder trockene Kellerraum verwendet werden. Mit Absaugung oder durch Schnecken kann der Transport erfolgen. Ebenso sind außenliegende Tanks für Pellets möglich. Gegenüber Heiz­öl besteht außerdem der Vorteil, dass die Tanks geringeren Sicherheitsstan-

4

Kapitel 4  •  Wärme- und Kälteversorgungsanlagen

230

1

.. Tab. 4.21  Übersicht über die wichtigsten Abgasanlagen (NT: Niedertemperaturkessel); Feuerstätten und Abgasanlagen müssen aufeinander abgestimmt sein

2

Abgasanlagen

3

Dreischalige gedämmte Schornsteine

Feuchtigkeitsunempfindliche Schornsteine

Abgasleitungen für NT-Kessela

Abgasleitungen für Brennwertkessel

LAS-Systeme (LuftAbgas-Systeme)e

Feuerstätte

Kachelofen Kaminofen Offener Kamin

NT-Kessel Brennwertkesselb Kachelofen Kaminofen Offener Kamin

NT-Kessel

Brennwertkessel (I. d. R. wandhängend)

NT-Kessel wandhängend, (raumluftunabhängige Gaswasserheizer mit Gebläse)

6

Brenn­stoffe

Öl, Gas Feste Brennstoffec

Öl, Gas Feste Brennstoffed

Öl, Gas

Gas (Öl)

Gas

7

Abgastemperaturen

bis ca. 400 °C

80–200 °C beif NT-Kesseln, ≤ 400 °C bei Feststoffkesseln

80–200 °Cf

≤ 80 °C

80–200 °Cf

Unter-/Überdruck

Unterdruck (Zug)

Unterdruck (Zug)

Unterdruck (Zug)

Überdruck

Überdruck

Verhalten bei Kondensatanfall

Feuchtigkeitsempfindlich

Feuchtigkeitsunempfindlich

Feuchtigkeitsunempfindlich

Feuchtigkeitsunempfindlich

Feuchtigkeitsunempfindlich

Kondensatableitungd

Kondensatableitung

Kondensatableitungd

4 5

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Kondensatableitungd

Teurer als feuchtigkeitsunempfindliche Schornsteine, aber leichter umzustellen bei späterem Austausch der Feuerstätte. Seltener in Neubauten installiert.

a

b

Sofern (bei richtiger Schornsteinbemessung) das Gebläse der Brennwertfeuerung keinen Überdruck im Schornstein aufbaut.

c

Beständig gegenüber Rußbrand (ca. 1.000 °C).

d

Im Regelfall.

e

Auch konzentrische LA-Anlagen aus Stahlblechrohren (ab oberstem Geschoss) für Brennwertgeräte.

f

120–160°C werden bei NT-Kesseln selten überschritten.

dards unterliegen (kein Doppelmanteltank, keine Unterdrucküberwachung) (siehe . Abb. 4.59). Pellets werden aus Abfällen der holzverarbeitenden Industrie (Hobelspäne, Sägespäne, Schleifstaub) unter hohem Druck und ohne Zugabe von Bindemitteln gepresst. Die Abmessungen betragen üblicherweise 6–8 mm Durchmesser und 5–30 mm Länge. Der Wassergehalt beträgt max. 8  %. Pellets können wegen der Pumpfähigkeit in Tankwagen wie Heiz­öl transportiert werden. Durch den Pressvorgang haben Pellets einen sehr hohen Energieinhalt (4,3–5,0 kWh/kg) und eine hohe Dichte von 1,2 t/m³. Hackgut ist dagegen etwa um  1/3 geringer bei diesen Werten. Der Energieinhalt von Pellets entspricht etwa  1/3 von Heiz­öl. Auf die Wärmemenge bezogen liegen die Kosten für Pellets ungefähr in der Größenordnung von Heiz­öl. Scheitholz ist dagegen ungefähr mit 50 % der Kosten von Heiz­öl derzeit zu kalkulieren. Eine besondere Technik ist die Holzvergasung aus z. B. Hackgut zur Verwertung in einem Blockheizkraftwerk (BHKW). Das BHKW benötigt zusätzlich Heiz­öl als Zündstrahlmotor. Zur Planung der Abgasanlage (Schornstein) sollte der zuständige Bezirksschornsteinfegermeister hinzugezogen werden. Umstellbrandkessel lassen sich durch geringfügige Umbaumaßnahmen für einen anderen Brennstoff umrüsten. Wechselbrandkessel besitzen eine Feuerungstür mit angeflanschtem Öl- oder Gasbrenner und eine weitere Feuerungstür für das Verfeuern fester Brennstoffe. Beide können

wechselweise ein- bzw. ausgeschwenkt werden. Sie können auch als Zweistoffkessel mehrere Feuerräume oder getrennte Heizgaszüge und Abgasanschlüsse besitzen. Umstell- und Wechselbrandkessel kamen während der Energiekrisen in den 70er Jahren auf den Markt. Wegen ihres schlechten Wirkungsgrades werden sie heute kaum noch installiert. 4.2.4

Schornsteine, Abgasanlagen

Die Planung und Ausführung von Abgasanlagen erfolgt nach DIN V 18 160 und müssen gekennzeichnet sein nach:

-

zz Klassifizierung von Abgasanlagen

Temperaturklasse z. B. T400 (maximale Abgastemperatur). Die Temperaturklasse gibt an, bis zu welcher Abgastemperatur ein Bauprodukt einsetzbar ist: z. B. Temperaturklasse T 080 = zulässige Abgastemperatur ≤ 80 °C. Druckklasse z. B. N2 (übliche Dichtheitsanforderung). Die Gasdichtheitsklasse N1 bis H2 kennzeichnet die zulässige Leckrate der Abgasleitung unter Prüfbedingungen und demnach Die zulässige Betriebsweise: Über- und/oder Unterdruck.

-

231 4.2 • Wärmeerzeugungsanlagen

Die zulässige Verwendung: im Gebäude und/oder im Freien. Rußbrandbeständigkeitsklasse z. B. G (bedeutet beständig). Kondensatbeständigkeitsklasse z. B. D (bedeutet trockene Betriebsweise). Korrosionswiderstandsklasse z. B. 3 (für feste, flüssige und gasförmige Brennstoffe).

-

-

Feuerwiderstandsklasse z. B. L 90.

Es ist unter dem Oberbegriff „Abgasanlagen“ zu unterscheiden zwischen Schornsteinen und Abgasleitungen. Schornsteine müssen mit Unterdruck (Schornsteinzug) betrieben werden, um auszuschließen, dass Abgase durch eventuelle Undichtheiten in Aufenthaltsräume gelangen. Sie nehmen Abgase von Feuerstätten auf, die mit Gas, Öl oder festen Brennstoffen betrieben werden und sind ausreichend widerstandsfähig gegenüber Temperaturen um 1.000 °C. Diese können bei Rußbränden im Inneren von Schornsteinen auftreten, die längere Zeit mit Rauchgasen von festen Brennstoffen beaufschlagt wurden. Kondensatbeständige Abgasleitungen sind für die Aufnahme von Abgasen niedriger Temperaturen (40–200 °C) aus Feuerstätten geeignet, die mit Öl oder Gas betrieben werden. Innerhalb von Gebäuden sind sie in fb oder fh Schächten zu führen. Bei Anschluss von Brennwertkesseln muss die Abgasleitung dem Überdruck des ventilatorgestützten Abgasstromes entsprechend druckdicht sein. zz Einbindung in die Gebäudeplanung

Schornsteine bzw. Abgasanlagen werden üblicherweise gemeinsam mit dem Rohbau erstellt. Spätestens bis zu diesem Zeitraum sollte feststehen, welcher Schornsteintyp bzw. ob eine Abgasleitung Verwendung finden soll. Dies setzt voraus, dass bereits, in Abstimmung mit dem Bauherrn, eine Entscheidung über den Wärmeerzeuger getroffen wurde. Folgende Punkte sind zu berücksichtigen: Brennstoff: Öl oder Gas, evtl. feste Brennstoffe, Niedertemperatur- oder Brennwertbetrieb, Abgastemperatur, stehender oder wandhängender Kessel (Kesseltherme).

---

Auch die Leistung der Kesselanlage sollte, zumindest überschläglich, bekannt sein, um den lichten Querschnitt und damit die Abmessungen des Schornsteins festlegen zu können. Entsprechende Auskünfte können erteilen: ein Beratender Ingenieur für Wärmetechnik, die Hersteller von Kessel- oder Abgasanlagen, der zuständige Bezirksschornsteinfegermeister.

--

Mit dem Bauherrn sollte abgesprochen werden, ob neben der Abgasanlage der Zentralheizung ein weiterer Schornstein für einen (evtl. auch nachträglich zu installierenden) Kaminofen, offenen Kamin oder Kachelofen vorgesehen werden soll. Auch

für ein BHKW ist eine Abgasleitung vorzusehen. Die Anordnung eines Schornsteins (einer Abgasanlage), der von einem Aufstellraum/Heizraum im Keller bis über Dach zu führen ist, wirft planerisch meist noch folgende Fragen auf: Lage des Aufstellraums/Heizraums unter Berücksichtigung von Schallemission und ggf. Brennstoffanlieferung. Anordnung in den Geschossgrundrissen, möglichst in untergeordneten Räumen. (Ggf. Berücksichtigung von Reinigungsöffnungen.) Austritt über Dach, möglichst in Firstnähe ohne Verziehen (Schrägführung). Aufteilung hölzerner Decken- und Dachkonstruktionen mit entsprechenden Auswechselungen.

-

zz Systeme von Schornsteinen und anderen Abgasanlagen

Schornsteine bzw. Abgasanlagen sollen Abgase sicher und ohne Schäden durch anfallendes Kondensat ableiten. Dabei bedingen sich die Betriebsweise des Wärmeerzeugers (Niedertemperaturkessel, Brennwertkessel, Kachelofen, offener Kamin) und die Bauart des Schornsteins bzw. der Abgasanlage gegenseitig. Für die Abgasableitung bis über Dach gibt es mehrere Systeme: Einschalige Schornsteine in Altbauten. Dreischalige konventionelle (feuchteempfindliche) Schornsteine. Für Neubauten mit öl- oder gasbetriebenen Kesseln, die dem Stand der Technik entsprechen, ungeeignet. Feuchteunempfindliche Schornsteine für gas- oder ölbetriebene NT-Geräte (Kessel, Thermen), für i. d. R. gasbetriebene Brennwertgeräte (Kessel, Thermen) und für feststoffbefeuerte Wärmeerzeuger (Kachelofen, offene Kamine, Kaminöfen). LAS-Systeme (Luft-Abgas-Systeme) für raumluftunabhängige gasbetriebene Thermen. Abgasleitungen für Brennwertgeräte. Abgasleitungen für gas- oder ölbetriebene NT-Geräte. Freistehende Abgasleitungen vor Gebäudeaußenwänden.

---

Besondere Aufmerksamkeit ist dem Anfall von Kondensat bei der Abgasableitung zu widmen. Wasserdampf entsteht im Wärmeerzeuger durch Oxydation des im Brennstoff (Kohlenwasserstoffe) enthaltenen Wasserstoffs H zu H2O. Bei Abgasen aus Ölfeuerungen kommt hinzu, dass sich die Verbrennungsprodukte aus Wasserstoff und Schwefel zu einem aggressiven Kondensat aus schwefliger Säure verbinden (SO2 + H2O → H2SO3). Bei Kondensation an Schornsteininnenflächen besteht die Gefahr, dass die mit dunkelbraunen Teerölen angereicherte Flüssigkeit bis auf die Schornsteinaußenfläche durchschlägt (Versottung). Es sind daher Vorkehrungen zu treffen, die entweder eine Kondensation im Schornsteininnern verhindern oder aber bei einer Kondensatbildung Durchfeuchtungen der Schornsteinwangen sicher entgegen-

4

232

Kapitel 4  •  Wärme- und Kälteversorgungsanlagen

1

Abgastemperatur ≥ 60°C

2 3 4

.. Abb. 4.60  Konventionelle dreischalige Schornsteine mit gedämmter beweglicher Innenschale sind für einen Anschluss von Niedertemperaturoder Brennwertkesseln ungeeignet. (Geeignet für Standardkessel und feststoffbetriebene Wärmeerzeuger)

5 Abgastemperatur ≥ 40°C

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

.. Abb. 4.61  Dehnungsfugenmanschetten aus rostfreiem Stahlblech ermöglichen bei dreischaligen konventionellen Schornsteinen spannungsfreie Längenänderungen des Innenrohres, die sich bei wechselnder thermischer Belastung infolge eines intermittierenden Brennerbetriebes einstellen. Als Dehnungsfugenhöhe sind 2 mm je Meter Schornsteinhöhe, mindestens aber 3 cm vorzusehen

wirken. Die Wasserdampf-Taupunkttemperatur der Abgase ist von der verfeuerten Brennstoffart sowie vom CO2-Gehalt bzw. vom Luftüberschuss in den Abgasen abhängig. Sie liegt bei Heiz­öl EL und Gas etwa zwischen 45 °C und 55 °C, bei festen Brennstoffen zwischen 20 °C und 30 °C. Werden diese Temperaturen unterschritten, fällt Kondensat an. zz Schornsteine

Der durch Zug bewirkte Unterdruck in einem Schornstein verhindert, dass Abgase durch undichte Schornsteinwangen in Aufenthaltsbereiche gelangen. Gelangen dagegen die Abgase mit Überdruck (gegenüber der Atmosphäre) in eine Abgasanlage (Abgasleitung), muss das ableitende Innenrohr einschließlich der Verbindungsstellen entsprechend druckdicht sein. Druck entsteht durch Feuerstätten integrierter Ventilatoren von z. B. Brennwertkesseln. Einschalige Schornsteine  gemauert oder aus LeichtbetonFormsteinen, waren bis etwa 1950/60 Stand der Technik. Für heutige Öl- und Gasfeuerstätten mit ihren niedrigen Abgastemperaturen und entsprechendem Kondensatanfall im Schornstein sind sie nicht mehr geeignet. Für einen Anschluss von z. B. Kachelöfen oder offenen Kaminen kommen sie ggf. noch in Betracht. In Altbauten anzutreffende einschalige Schornsteine ausreichenden Querschnitts können für einen Anschluss von neuzeitlichen Wärmeerzeugern (NT- oder Brennwertkessel) nachträglich tauglich gemacht werden. Im Allgemeinen erfolgt dies durch Einziehen eines hierfür zugelassenen Rohres (siehe weiter unten).

.. Abb. 4.62  In konventionellen Schornsteinen müssen am Schornsteinkopf die Abgastemperaturen über der Taupunkttemperatur der Abgase (45–55 °C bei Öl- und Gasfeuerungen) gehalten werden, um Kondensatanfall zu verhindern (links). Feuchteunempfindliche Schornsteine ermöglichen niedrige Abgastemperaturen und ermöglichen damit einen Kessel mit einer besseren Energieausnutzung (Niedertemperatur- und Brennwertkessel). Zur Erzielung eines thermischen Auftriebs der Abgase sind mind. 40 °C erforderlich (rechts)

zz Dreischalige gedämmte Schornsteine (. Abb. 4.60)

Diese als feuchtigkeitsempfindlich geltenden Schornsteine bestehend aus längsbeweglichem Innenrohr, Wärmedämmung und Ummantelung (. Abb. 4.61), waren Stand der Technik für einen Anschluss öl- und gasbetriebener Standardheizkessel (. Abb. 4.53). Die Kombination von Standardkessel und dreischaligem Schornstein stellt sicher, dass die Oberflächentemperatur im kältesten Bereich des Schornsteins (an der Mündung) nicht unter den Wasserdampftaupunkt des Abgases sinkt (45–55 °C), mit Ausnahme der Anfahrphase des Brenners (. Abb. 4.62). Für den Anschluss von Wärmeerzeugern wie Niedertemperatur- und Brennwertkessel mit erhöhtem Kondenswasseranfall sind konventionelle dreischalige Schornsteine nicht mehr geeignet. Werden vorhandene Standardheizkessel durch neue Wärmeerzeuger ersetzt, müssen die Schornsteine i. d. R. umgerüstet werden. Weiterhin geeignet sind dreischalige feuchteempfindliche Schornsteine für den Anschluss von Kesseln, die mit festen Brennstoffen (Kohle, Koks, Holz) betrieben werden sowie für Kachelöfen und offene Kamine. Feuchteunempfindliche Schornsteine früher auch als FU-Schornsteine bezeichnet sind für niedrige Abgastemperaturen und damit für den Anschluss von Niedertemperatur-Kesseln geeignet, bei richtig durchgeführter Querschnittsberechnung auch für einen Anschluss von Brennwertgeräten. NT- und Brennwertkessel gelten als derzeitiger „Stand der Technik“. Die Abgastemperaturen von NT-Kesseln liegen bei Schornsteineintritt mit zeitweilig nur 30–40 °C aber noch so hoch, dass sie für einen

233 4.2 • Wärmeerzeugungsanlagen

Mündungsabschlusshaube Verkleidung, z.B. Verschieferung auf Schalung Hinterlüftung Außendämmung

Revisionsöffnung Mantelstein Hinterlüftung Dämmung Schamotte-Innenrohr .. Abb. 4.63  Feuchtigkeitsunempfindliche Schornsteine (früher auch als FU- oder Nassschornsteine bezeichnet) eignen sich zum Anschluss von Niedertemperatur-, ggf. auch von Brennwertkesseln. Das mit einer Glasur versehene innere Rohr aus Schamotte hat einen hohen Dampfdiffusionswiderstand. Eine Dämmung verhindert eine zu rasche Abkühlung der Abgase und sichert damit einen ausreichenden thermischen Auftrieb (Unterdruck, Schornsteinzug). Durch das Innenrohr diffundierende Feuchte wird über Luftkanäle über Dach abgeleitet. Auch Heizkessel, in denen feste Brennstoffe verfeuert werden (Holz, Kohle, Briketts, Koks), können an diesen universellen Schornsteintyp angeschlossen werden. Oben: Senkrechte Hinterlüftungskanäle im Mantelstein. Beim Aufbau der Anlage ist darauf zu achten, dass überschüssiger Fugenmörtel nicht in die Luftkanäle gerät und diese verstopfen (Abdeckschablonen). Unten: Größer dimensionierte Hinterlüftungsquerschnitte. Der Rundumspalt kann auch als Verbrennungsluftzuführung zu einer raumluftabhängigen Feuerstätte (konzentrisches LAS) genutzt werden (evtl. auch für Brennwertkessel sofern eine Zulassung vorliegt)

thermischen Auftrieb (mit Unterdruck im Schornstein) gerade noch ausreichen. Die Abgase von Brennwertkesseln werden i. d. R. mittels Gebläse in den Schornstein abgeleitet. Bei sorgfältiger Dimensionierung und Abstimmung von Kessel, Verbindungsstück und Schornstein baut sich im Schornsteininnern kein Überdruck auf, was für einen Schornstein unzulässig wäre. (Eine Druckreduzierung tritt bereits ein, wenn die Abgase aus dem Anschlussstück in das größer dimensionierte Schornsteininnenrohr gelangen.) Der Wärmedurchlasswiderstand von feuchteunempfindlichen Schornsteinen braucht nicht sicherzustellen, dass die innere Schornsteintemperatur an der Mündung mindestens der Wasserdampf-Taupunkttemperatur des Abgases entspricht. Es wird in Kauf genommen, dass die Taupunkttemperatur bei Teillastbetrieb oder auch ständig unterschritten wird und somit (planmäßig) größere Kondenswassermengen anfallen. Feuchteunempfindliche Schornsteine werden durch eine Rundumhinterlüftung der Innenrohrdämmung vor Durchfeuchtungen geschützt. Lufteintritt: im Bereich des Feuerstättenanschlusses; Ableitung: über Dach. Das Innenrohr

Lufteintrittsöffnung vergittert Feuerstättenanschluss

Revisionsöffnung Prallschutz für Kehrgeräte Kondensatablauf mit Siphon

.. Abb. 4.64  Feuchteunempfindlicher Universalschornstein, hier Plewa Isomit. Senkrechte Luftkanäle leiten durch die Innenschale diffundierenden Wasserdampf in die Atmosphäre. Im Innenrohr anfallendes Kondensat wird am Schornsteinfuß abgeleitet. Die Ausbildung der Schornsteinmündung fällt i. A. herstellerspezifisch aus. Kragplatten für eine gemauerte Ummantelung von Schornsteinköpfen können unerwünschte Wärmebrücken bilden. Stulphauben aus Faserzement, Verschieferungen o. ä. sind vom bauphysikalischen Standpunkt aus günstiger, wenn auch nicht immer vom ästhetischen

besteht aus Schamotte, möglichst dampfdiffusionssperrend (dichter Scherben und/oder keramische Einbrennglasur). Die Schornsteinwandungen (Wangen) müssen feuerbeständig F 90 sein. Ein Kondensatablauf an der Schornsteinsohle kann Kondensat, soweit bei feuchtigkeitsunempfindlichen Schornsteinen anfallend, in einen Behälter oder Bodenablauf leiten. Der Kondensatablauf sollte entsprechend hoch über dem Boden angeordnet werden. Wenig Kondensat ist bei gasbefeuerten NT-Wärmeerzeugern mit atmosphärischen

4

Kapitel 4  •  Wärme- und Kälteversorgungsanlagen

234

1

800 700 600

800 700 600

2

500

500

400

3

300

4

200

7 8 9

25/25

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

225/225

200

20/20 100 90 80 70 60 50

18/18 16/16 14/14

40 12/12

30

20/20 18/18 16/16

100 90 80 70 60 50

14/14

12/12

40

105/105 (nur bei Gas)

30

105/105 (nur bei Gas)

20

10 11

25/25

300

Wärmeleistung Φ su in kW

6

400 30/30

225/225 Wärmeleistung Φ su in kW

5

30/30

20 N

10 9 8 7

5

6

7

8

9 10

20

U

30

10 9 8 7

5

Wirksame Schornsteinhöhe in Meter

6

7

8

9 10

20

30

Wirksame Schornsteinhöhe in Meter

.. Abb. 4.65  Querschnittsdiagramme für dreischalige feuchteunempfindliche Schornsteine (hier Plewa). Abgastemperatur hinter dem Kessel: 160 °C. Brennstoffe: Heiz­öl EL/Gas (Gebläsebrenner). N Kessel mit Zugbedarf (Naturzugkessel). U Kessel ohne Zugbedarf (Überdruckfeuerung). Nicht zu verwechseln mit Brennwertkesseln mit Gebläse. Überdruck besteht nur innerhalb des Kessels, nicht am Abgasaustritt

Brennern (Thermen und Kessel geringerer Leistung) zu erwarten: über die Strömungssicherung angesaugte Luft durchlüftet bei Brennerbetriebspausen den Schornstein und führt Feuchtigkeit über das Dach ab. Bei Anschluss eines Brennwertkessels fallen stets planmäßig größere Mengen abzuführendes Kondensat an. Die zu treffenden Maßnahmen sind in ▶ Abschn. 4.2.3.3 beschrieben. Feuchteunempfindliche Schornsteine werden nur einfach belegt, sofern Feuerstätten angeschlossen sind, bei denen planmäßig mit Kondensatanfall zu rechnen ist. An feuchtigkeitsunempfindliche Schornsteine können auch sog. Regelfeuerstätten angeschlossen werden, die mit Festbrennstoffen (Holz, Kohle) und damit höheren Abgastemperaturen betrieben werden. Insofern können feuchtigkeitsunempfindliche Schornsteine auch als Universalschornsteine gelten. Zu bedenken ist, dass bei einer Umstellung auf einen anderen Wärmeerzeuger (andere Leistung, anderer Brennstoff, anderes Kesselsystem) auch i. d. R. ein anderer Querschnitt erforderlich wird. Das bedeutet: der Schornstein ist für einen Wechsel des Wärmeerzeugers im Regelfall weniger geeignet. Abgasanlagen mit auswechselbarem Innenrohr, wie unter „Abgasanlagen für

Niedertemperatur-(NT-)Kessel“ weiter unten beschrieben, erleichtern dagegen Nach- bzw. Umrüstungen, wenn, wie zu erwarten, nach  10–15  Jahren abgängige Wärmeerzeuger durch Wärmeerzeuger der nächsten Anlagengeneration zu ersetzen sind. Die Schornsteinquerschnitte feuchteunabhängiger Schornsteine können überschläglich nach den Diagrammen der Hersteller ermittelt werden, wenn Kesselleistung und Schornstein­ höhe ab Verbindungsstück (Kesselanschluss) bekannt sind (siehe . Abb. 4.65). Beispiel: ΦSU = 130 kW, Wirksame Schornsteinhöhe: 12 m, Ermittelter Querschnitt: ≈ 22,5/22,5 cm bei Naturzugkessel, ≈ 18/18  cm bei Überdruck­kessel, Eine exakte Berechnung des lichten Querschnitts erfolgt unter Berücksichtigung von DIN EN 13 384-1. Bei NT-Kesseln in Ein- und Zweifamilienhäusern z. B. kann im Regelfall planerisch mit einem Schornstein-Außenmaß

235 4.2 • Wärmeerzeugungsanlagen

Venturi- Aufsatz Abdeckplatte

tragendes Mantelrohr Dämmung korrisionsbeständiges Innenrohr

ggf. Ummantelung aus z.B. Blech oder Schiefer auf rahmenartig befestiger Unterkonstruktion

50 - 80

Seitlicher Anschluss möglich

≥ 2,00

Gaswasserheizer .. Abb. 4.66  Freistehende, vor Gebäudeaußenwänden angeordnete Elementschornsteine aus Edelstahl, doppelwandig, mit Dämmstoffeinlage, eignen sich besonders für Nachrüstungen, z. B. wenn alte Feuerungsanlagen durch neue zu ersetzen sind. Überlegt angeordnet wirken i. d. R. optisch nicht abwertend. Bei Neubauten können die schlanken Elemente richtig platziert, gestalterische Akzente setzen. Zu beachten sind horizontal und vertikal auftretende Lasten. Bei außen angeordnetem T-Stück (rechts) muss darauf geachtet werden, dass keine Störungen durch gefrierendes Kondenswasser auftreten

von 36,5/36,5 cm gerechnet werden, bei einem lichten Innenrohrquerschnitt von 10,5/10,5 cm (Gas) bzw. 12/12 cm (Öl). Freistehende doppelschalige Edelstahlrohre  mit zwischen

den Schalen angeordneter Wärmedämmung eignen sich sowohl für feuchte als auch für trockene Betriebsweise mit Unter- oder Überdruck. Bei bestehenden Gebäuden eröffnen sie die Möglichkeit, Feuerungsanlagen (Heizkessel) neu zu installieren oder umzustellen, ohne bauliche Veränderungen im Gebäudeinnern vornehmen zu müssen (. Abb. 4.66 und 4.75). Die Montage kann zügig und witterungsunabhängig vorgenommen werden. Zur Verankerung und für die Begehung durch den Schornsteinfeger sind besondere Maßnahmen zu treffen. Zu beachten sind nach dem jeweiligen Bauaufsichtsrecht geforderte Mindestabstände zu Bauteilen aus/mit brennbaren Bauteilen wie auch zu Fenstern (20 cm gem. MFeuVO). Bis 2 m Höhe müssen die Abgasanlagen im Freien gegen Stoßbeanspruchung ausreichend widerstandsfähig oder entsprechend geschützt sein. Luft-Abgas-Systeme (LAS-Anlagen)  bestehen aus einem kom-

binierten Abgas- und Verbrennungsluftschacht in Verbindung mit Gasfeuerstätten der Art C4 (Geräte mit geschlossener Verbrennungskammer). Sie erleichtern den Einsatz von Gas-

Abgasschornstein Luftschacht Spachtelung oder Putz Schamottenformstücke Putzlage Schaumglas Leichtbeton Druckausgleichsöffnung Revisionsöffnung Kondensatablauf Wassersammelschale

.. Abb. 4.67  Luft-Abgas-Anlage (hier LAS-System Plewa aus geschosshohen Elementen). Die Gasfeuerstätte darf unmittelbar auf dem Leichtbetonmantel befestigt werden. Speziell für LAS-Anlagen entwickelte Gaswasserheizer (Art C4) sind auch für einen seitlichen Anschluss eingerichtet. Insgesamt können bis zu 10 Feuerstätten angeschlossen werden, je Geschoss maximal zwei. Zusätzliche Ummauerungen, Wärmedämmmaßnahmen oder Verputzarbeiten sind nicht obligatorisch

wasserheizern für Heizzwecke in Mehrfamilienhäusern mit fugendichten Fenstern. Die Verbrennungsluft wird über Dach angesaugt und den Feuerstätten über einen Luftschacht zugeführt, der sich entweder neben dem Abgasschacht befindet (z. B. System Schiedel) oder als Ringspalt den Abgasschornstein umschließt (z. B. System Plewa). Das in den wasserdichten und säurebeständigen Abgasrohren evtl. anfallende Kondensat wird am Schachtfuß gesammelt und abgeführt. Die Montage der geschosshohen Elemente des Systems Plewa erfolgt durch Werksmonteure, das Versetzen der kleineren Schornsteinelemente anderer Hersteller durch den jeweiligen Bauunternehmer. Für LAS-Systeme entwickelte Gaswasserheizer (Kesselthermen) sind mit Abgas- bzw. Verbrennungsluftventilatoren ausgestattet. Aufgrund ihrer geschlossenen Verbrennungskammer arbeiten sie nahezu geräuschlos. Ein Elektroanschluss ist vorzusehen. Die gegenüber anderen Abgasanlagen höheren Kosten können über eine höhere Belegung kompensiert werden.

4

236

Kapitel 4  •  Wärme- und Kälteversorgungsanlagen

4 5

Schamottenrohr Wärmedämmung Luftschacht Leichtbeton-Formstein Luftanschluss-Formstück

WE

≥ 40

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

.. Abb. 4.68  LAS-System (Fabrikat Schiedel) mit seitlich angeordnetem Luftschacht. Die 33 cm hohen Elemente können wie konventionelle Schornsteine versetzt werden und eignen sich daher auch für Nachrüstungen von Altbauten. Der Schornstein erhält eine Dämmstoffummantelung mit Dampfsperre und eine halbsteinige Ummantelung, die auch die Anschlussleitungen aufnehmen kann

An einen LAS können 6 bis 10 Geräte angeschlossen werden (pro Geschoss max. 2), Brennwertgeräte allerdings nur mit behördlicher Zustimmung. Lüftungsöffnungen an Türen oder Wänden für eine Verbundlüftung können entfallen. Der Raum, in dem sich die Feuerstätte befindet, braucht nicht in einem Lüftungsverbund mit anderen Räumen zu stehen (siehe . Abb. 4.192). Die raumluftunabhängige Verbrennungsluftzuführung erlaubt es auch, Ventilatoren, z. B. Küchenlüfter, und offene Kamine ohne besondere Sicherheitsvorkehrungen zur gleichen Zeit zu betreiben. zz Konzentrische Doppelrohrsysteme in Verbindung mit Wärmeerzeugern im Dachbereich

Die aus Edelstahl, Aluminium oder Kunststoff bestehenden Rohre sind eine LAS-Anlagenvariante für unter dem Dach bzw. Dachgeschoss angeordnete raumluftunabhängige Gasfeuerstätten (Kessel). Während im inneren Rohr die Abgase ventilatorgestützt ins Freie befördert werden, lässt sich der äußere ringförmige Hohlraum zur Förderung von Verbrennungsluft zum Gerät nutzen (. Abb. 4.69). Die Verbrennungsluft gelangt so bereits vorgewärmt zum Brenner. Sollten Abgase durch Undichtigkeiten des Innenrohres austreten, werden sie mit der Zuluft des äußeren Ringspaltes abgeführt. Wird das Doppelrohr durch einen genutzten Dachraum geführt, muss es durch einen feuerbeständigen Schacht (F  90) ummantelt werden. Diese Möglichkeit der Anordnung des Wärmeerzeugers unter dem Dach wird bevorzugt in Verbindung mit Brennwertgeräten gewählt. Abgasleitungs-Anlagen haben eine mit KFZAuspuffrohren vergleichbare Funktion. Sie bestehen aus druckdichten Rohren (auch als Leitungen bezeichnet) von relativ geringem Querschnitt (ab d = 5–8 cm), die hinterlüftet in Schächten mit feuerbeständigen bzw. feuerhemmenden Wandungen eingebaut werden. In Altbauten können hierfür meist die vorhandenen Schornsteine als Schacht genutzt werden.

≥ 40

8

WE

Gaswasserheizer Bauart C4X

6 7

≥ 40

3

40

2

≥

1

WE

WE

.. Abb. 4.69  Raumluftunabhängige Gasfeuerstätten mit Verbrennungsluftzuführung und ventilatorgestützter Abgasleitung über Doppelrohre. Bevorzugte Aufstellungsvarianten bei Brennwertkesseln bzw. wandhängenden Brennwertgeräten im obersten Geschoss oder unter Dach

zz Abgasleitungen für Brennwertkessel

Während bei herkömmlichen Feuerstätten die Abgase mit Temperaturen von ca. 80–160 °C in den Schornstein/die Abgasanlage eintreten, sind es bei Brennwertgeräten nur noch  30–50 °C (beinahe Temperaturniveau des Heizungsrücklaufs). Dies reicht nicht mehr aus, um einen thermischen Auftrieb zu bewirken. Ein Gebläse befördert die Abgase über die Abgasanlage ins Freie. Die Abgasleitung muss daher für Überdruckbetrieb geeignet sein (im Gegensatz zu Schornsteinen). Es wird bewusst in Kauf genommen, dass infolge der niedrigen Abgastemperaturen die Wasserdampf-Taupunkttemperatur (ca. 45–57 °C) unterschritten wird und abzuführendes Kondensat anfällt. Vom Leitungsmaterial wird Säurebeständigkeit gefordert einschließlich der Rohrverbindungen und ihrer Dichtungen. Ein Ringspalt zwischen Abgasleitung und Schachtwandung wirkt als Sicherheitslüftung: Durch Undichtigkeiten des Innenrohres evtl. austretende Abgase werden über Dach abgeführt. Der Schacht, in dem die Abgasleitung unterzubringen ist, muss für Gebäude geringer Höhe4 eine Feuerwiderstandsdauer von 30 Min. aufweisen, darüber hinaus von 90 Min. Damit soll sichergestellt werden, dass Feuer und Rauch (bei Brandbeanspruchung von außen) nicht in andere Geschosse übertragen 4

In der Muster-BauO definiert als Gebäude, deren oberster Fußboden von Geschossen, in denen Aufenthaltsräume möglich sind, max. 7 m über Geländeoberfläche liegt. Unter dieser Kategorie fallen ein- und zweigeschossige Bauten.

4

237 4.2 • Wärmeerzeugungsanlagen

≥2

≥3

≥3

.. Abb. 4.71  Eine Abgasleitung für Brennwertkessel muss über ihre gesamte Länge hinterlüftet sein. Zwischen dem größten Außenmaß der Abgasleitung (an den Muffen bzw. Verbindungen) und der Innenseite des Schachtes sind Mindestabstände einzuhalten. Der belüftete Ringspalt muss überprüfbar sein

A

B

.. Abb. 4.70  Abgasanlagen, bestehend aus Innenrohr (Abgasleitung) und Schacht. A Bei Brennwertgeräten hinterlüftet stets der Rundumspalt zwischen Innenrohr und Schachtwandung die mit Überdruck betriebene Abgasleitung. Durch Undichtigkeiten des Innenrohrs evtl. austretende Gase werden über Dach abgeführt. B Raumluftunabhängige Gasfeuerstätten (der Art C) können über den Rundumspalt mit Verbrennungsluft versorgt werden (LAS-Prinzip). Die angesaugte Luft erwärmt sich an der Abgasleitung und bewirkt so eine An­hebung des Wirkungsgrades um 2–3 %. Lüftungsöffnungen zur Verbrennungsluftversorgung des Aufstellraumes können entfallen. Die Querschnitte sind nach DIN EN 13 384 zu bemessen und mit der Gebläseleistung der Feuerstätte abzustimmen. Bei einer Verbrennungsluftansaugung über Dach (B) kann i. A. davon ausgegangen werden, dass korrosive Halogene (Chlor, Jod, Brom, Fluor) nicht mitgeführt werden, was bei Wärmeerzeugern mit Edel­stahlbauteilen von Bedeutung ist, sofern nicht auszuschließen ist, dass im Bereich des Aufstellraumes mit Halogenen wie z. B. Reinigungs-, Pflege- und Scheuermitteln, Klebern, Lösungsmitteln, Verdünnern, Holzschutzmitteln usw. umgegangen wird

werden. Da der Schacht keine Schornsteinqualität haben muss, braucht er auch nicht durchgehend geführt werden, sondern darf auf nicht brennbaren Decken aufgesetzt werden. Materialien zur Erstellung feuerbeständiger Schächte (F 90) gem. DIN 4102-4: 8 cm Wandbauplatten aus Gips nach DIN 18 163, Rohdichte > 0,6 kg/dm³, 9,5 cm Wandbauplatten aus Leichtbeton nach DIN 18 162, 11,5 cm Mauerziegel nach DIN 105-1 bis 4, 11,5 cm Kalksandsteine nach DIN 106-1 bis 2.

--

Bauaufsichtliche Zulassungen bestehen außerdem z. B. für: Mantelsteine aus Leichtbeton mit 5–7 cm dicken Wandungen, mehrschalige Flächen aus Brandschutzplatten (Fasersilikat o. ä.) ab 4 cm dicke.

Wetterkragen Abdeckblech mit Schutzgitter

Hinterlüftung

.. Abb. 4.72  Prinzipskizze der oberen Endung einer Abgasanlage für Brenn­ wertkessel. Abdeckplatte und Kragen gehören zum Programm der Hersteller

Die einzuziehenden Abgasleitungen können aus folgenden Materialien bestehen (nähere Beschreibung siehe nächste Seiten): Keramikrohr (Schamotte), Rohre aus Spezialglas, Edelstahlrohre, starr oder flexibel, Aluminiumrohre, Kunststoffrohre.

----

Die wichtigsten Kriterien sind jeweils in der „Allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung“ angeführt, die das Deutsche Institut für Bautechnik (DIBt) Berlin erteilt: Zulässiger Brennstoff: Öl/Gas. Betriebsweise: Unterdruck/Überdruck. Maximal zulässige Abgastemperatur: materialabhängig, derzeit bis 200 °C. Wie alle Bauprodukte, bedürfen auch Abgasleitungen des Nachweises, dass sie den europaweit harmonisierten Regeln der Technik entsprechen, d. h. mit dem Übereinstimmungs-

2

1,00

1

3

Kapitel 4  •  Wärme- und Kälteversorgungsanlagen

(0,40 bei raumluftunabhängigen Brennwertgeräten)

238

4

3

5 obere Prüföffnung (kann evtl. entfallen)

6

Abstandshalter

7

Abgasleitung Schacht F90

8

2

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

1 untere Prüföffnung Schachtbelüftung Neutralisationsbox

1 Bei metallischen Abgasleitungen Anschluss an Potentialausgleichsschiene 2 Schachtbelüftung alternativ auch oberhalb des Verbindungsstückes 3 Bei kraftschlüssiger Verbindung vo n Prüföffnung und Schacht entstehen Zwängungen infolge temperaturbedingter Längenänderung der Abgasleitung .. Abb. 4.73  Schematische Darstellung der Abgasanlage eines Brennwertkessels. Als Materialien für die Abgasleitung wie Stahl, Keramik, Borosilicatglas oder Kunststoffe kommen in Betracht. Anfallendes Kondensat ist der Gebäudeentwässerung zuzuführen. Neutralisationsanlagen sind bei gasbefeuerten Brennwertanlagen i. d. R. erst ab Leistungen ≥ 25 kW vorzusehen

zeichen (Ü-Zeichen) oder dem Zeichen der Europäischen Gemeinschaft (CE-Zeichen) gekennzeichnet sind. Die Rohre werden im Regelfall von der Mündung aus eingebracht, mit Abstandshaltern, die den Zwischenraum zwischen Innenrohr und Schachtwand sichern. Mindestabstand: 2–3 cm je nach Querschnittsform. Der Zwischenraum (Rundumspalt) wird zur Hinterlüftung herangezogen: durch undichte Fugen, Spannungsrisse oder Korrosionen aus dem Innenrohr austretende Gase und Feuchtigkeit werden so über Dach abgeführt. Lufteintritt in den Schacht: nahe Kesselanschluss; Luftaustritt: unterhalb der Schachtmündungsabdeckung. Außenseitige Dämmungen des Schachtes im Kopfbereich und in Kalträumen (Dachgeschoss) können einem Vereisen der Schornsteinmündung bei starkem

Frost entgegenwirken (z. T. durch Zulassungsbescheid für größere Bauhöhen vorgegeben). Die Abgasleitungen müssen vom Schornsteinfeger gereinigt sowie auf freien Querschnitt und Dichtheit hin geprüft werden können. Auch die Hinterlüftung muss überprüft und ggf. gereinigt werden können. (Nicht mit dem Kehrgerät, sondern mittels Seil und Schwamm o. ä.) Revisionsöffnungen sind am Fuß der Anlage, ggf. auch unter Dach anzuordnen. Zwängungen im Bereich ausladender Revisionsstutzen infolge thermischer Längenänderung des Innenrohres sind durch konstruktive Maßnahmen (Toleranzen) auszuschließen. Die Längenänderungen sind zum Teil erheblich. Längendehnung bei 60 K Temperaturunterschied und 15 m Höhe: Kunststoff 76 mm, Keramik 4 mm, Edelstahl 10 mm, Aluminium 13 mm.

---

Die Bemessung der Abgasanlage erfolgt durch Berechnung nach DIN 4705 und wird erstellt von einem Beratenden Ingenieur, vom Schornsteinhersteller oder von den technischen Beratungsstellen des Schornsteinfegerhandwerks. Bei Brennwertfeuerungen von Einfamilienhäusern z. B. kann im Regelfall planerisch mit einem Abgasschacht-Außenmaß von etwa 25/25 cm gerechnet werden, bei 8/8 cm Innenrohr. Der Schacht könnte somit in etwa oberflächenbündig mit einer verputzten 24er Wand erstellt werden. An der Mündung ist der Zwischenraum zwischen Innenrohr und Schachtwand witterungsgeschützt abzuschließen, wobei Längenänderungen des Innenrohres möglich sein müssen. Einbaufertige Mündungsabdeckungen und Verkleidungen werden von den Herstellern angeboten. Das Innenrohr ragt stets etwas über die waagerechte Abdeckplatte hinaus, um eine Abrisskante für den Abgasstrom zu schaffen. Aufsätze bzw. Abdeckungen des Innenrohres (Abdeckwelle, Meidinger Scheibe) sind bei Abgasanlagen für Brennwertgeräte unzulässig (Vereisung bei tiefen Außentemperaturen). Mindest-Mündungshöhe über Dach: 40 cm über First oder 1,0 m über der Dachfläche bzw. 40 cm über der Dachfläche bei raumluftunabhängigen Brennwertgeräten bis 50 kW (siehe . Abb. 4.78). Ein Kondensatablauf ist bei angeschlossenem Brennwertkessel am unteren Ende der Abgasleitung vorzusehen. Er sollte so hoch liegen, dass er über einen Syphon mit 10 cm Sperrwasserhöhe an das Abwassersystem angeschlossen werden kann, ggf. unter Zwischenschaltung einer Neutralisationsanlage. Das Sperrwasser bewirkt, dass der vom Kesselgebläse erzeugte Überdruck erhalten bleibt und keine Abgase austreten können. Auch das im Brennwertkessel anfallende Kondensat ist der Gebäudeentwässerung zuzuführen. Das Abgasanlagen-Kondensat kann dem Kessel zugeführt und gemeinsam mit dem Kessel-Kondensat abgeleitet werden. Die Ableitung von  15–20 mm Durchmesser endet über einem möglichst nahe gelegenen Bodenablauf. Bei ölbefeuerten Brennwertanlagen (Marktanteil unbedeutend, da

239 4.2 • Wärmeerzeugungsanlagen

und zertifiziert wurde, kann vereinbart werden, dass der Einbau von Kessel einschließlich Abgasanlage von ein und derselben Firma vorzunehmen ist. Dies hat den Vorteil einer optimalen Abstimmung beider Anlageteile (Gewährleistung/ Reklamation), setzt aber voraus, dass die ausführende Installationsfirma die erforderlichen Fachkenntnisse zum Aufsetzen eines Schornsteins bzw. einer Abgasanlage mit massivem Schacht F 90 besitzt. Für Kesselanlagen größerer Leistung ist stets ein Beratender Ingenieur zur Berechnung der Schornstein- bzw. Abgasanlage hinzuzuziehen. zz Materialvarianten von Abgasleitungen

Keramikrohre  aus Schamotte gibt es mit unterschiedlicher .. Abb. 4.74  Wie bei NT-Gasfeuerstätten üblich, können auch mehrere raumluftunabhängige Brennwertgeräte in einer sog. Kaskadenschaltung installiert werden, um bei Bedarf höhere Leistungen zur Verfügung zu haben. Voraussetzung ist die Zulassung durch das Institut für Bautechnik oder den DVGW. Im Regelfall muss jede Feuerstätte ein eigenes Verbindungsstück haben. Gemeinsame Verbindungsstücke können jedoch vom Bezirksschornsteinfeger zugelassen werden, wenn im Einzelfall keine Bedenken bestehen (i. d. R. bei gleicher Wärmeleistung)

gegenüber Gas geringerer Wirkungsgrad und Korrosion/Kondensat-Probleme) wären Abläufe in Form von Heiz­ölsperren vorzusehen. Anfallende Kondenswassermenge bei Erdgasfeuerungen im Jahresdurchschnitt: ca. 50 % des rechnerischen Maximalwertes von 0,14 l/kWh, was bei einem Einfamilienhaus pro Tag etwa 10 l Kondenswasser ergibt. Bei Heiz­öl EL fallen etwa 0,06 l/kWh an. Sofern sich der Kondensateinlauf unterhalb der Rückstauebene befindet (in Kellern der Regelfall) und an ein Grundleitungs-Mischsystem anzuschließen ist, muss für einen rückstausicheren Anschluss gesorgt werden. Das sauer reagierende Kondensat aller Ölfeuerungen sowie von Gasfeuerungen ab 25 kW Leistung ist ggf. über eine Neutralisationsanlage zu führen, bevor es in die Kanalisation eingeleitet wird. (Nähere Einzelheiten: ▶ Abschn. 4.2.3.2). Hierfür ist die Sohle der Abgasleitung (der Schornsteinfuß) so hoch zu legen (ca. 50 cm), dass das Kondensat mit Gefälle einem Neutralisationsbehälter zulaufen kann. Neutralisationsbehälter gehören lt. DIN 4702-6 zum Lieferumfang eines Brennwertkessels falls gem. DWA-A 251 eine Neutralisationsanlage erforderlich ist. Sie bestehen aus relativ kleinen, ab etwa 25 cm hohen Kunststoffbehältern mit einer basisch reagierenden Füllung (Granulat oder Patronen). Nach gut einem Jahr ist die Füllung auszuwechseln. Mittels pH-Messstreifen kann periodisch die Funktionsfähigkeit der Neutralisationsanlage überprüft werden. Liegt, was häufig der Fall ist, der Kondensatablaufstutzen des Kessels knapp über dem Fußboden/Kesselfundament, ist dem Neutralisationsbehälter eine Pumpe (geringster Leistung) mit Sammelbehälter voranzuschalten. An eine Neutralisationsanlage können auch mehrere Kessel angeschlossen werden. Wenn die Abgasleitung als Zubehör gemeinsam mit der Feuerstätte geprüft

Festigkeit (Dichte) und Wanddicke: ca. 8–25 mm; lichte Rohrdurchmesser: 8–20 cm. Dünnwandige Rohre nehmen infolge geringerer Masse weniger Wärme auf, d. h., die Abgase werden weniger abgekühlt zugunsten des Auftriebs der Abgase. Der von oben vorzunehmende Einbau erfordert Sorgfalt und Genauigkeit, entzieht sich an exponierter Stelle auf dem Dach jedoch meist einer Kontrolle! Teile mit Transportschäden an den Fugenrändern oder mit Haarrissen müssen ausgemustert werden. Druckdichte und feuchteunempfindliche Abgasleitungen für Brennwertanlagen erhalten Elastomerdichtungen in Verbindung mit Edelstahlmanschetten, zugelassen für Abgastemperaturen bis 200 °C. Rußbrandgeprüfte Abgasleitungen aus Keramik zum Anschluss von Feststoff-Feuerungen wie Kachelöfen, offene Kamine oder z. B. holzbefeuerte Kessel haben mit Säurekitt gedichtete Muffenverbindungen. Bei Rußbränden (Ausbrennen von Glanzrußschichten) können Temperaturen um  1.000 °C entstehen. Keramik ist diesen hohen Temperaturen gewachsen. Spezialglas-Einsatzrohre aus Borosilicatglas (Recusist von Schott) sind feuchtigkeitsunempfindlich, korrosionsbeständig, dampfdicht und können mit Überdruck betrieben werden (in Verbindung mit Brennwertanlagen). Max. Abgastemperatur: 400 °C (der Schmelzpunkt liegt bei 1.400 °C). Die Festigkeit ist vergleichbar mit Keramikrohren. Wanddicke: 5 cm. Nennweiten: 5–29 cm. Bauhöhe: bis zu 30 m. Der Einbau erfolgt durch Spezialfirmen vom Schornsteinkopf aus, mittels Absenkvorrichtung. Vor Ort ist eine Bearbeitung (Zuschneiden, Bohren) nicht mehr möglich. Von allen Einsatzrohr-Materialien haben Glasrohre den höchsten Materialpreis. Die Montagekosten liegen günstiger. Edelstahl-Einsatzrohre, starr, haben den weitaus größten Marktanteil bei Schornsteinsanierungen. Für ölbetriebene Brennwertfeuerungen sind sie nicht zugelassen. Werkstoffnummern geben Auskunft über die Zusammensetzung der Stahllegierung. Materialstärke je nach Durchmesser und Fabrikat: 0,4–2,0 mm, Durchmesser: 11,3–35 cm. Auswechselungen des Innenrohrs gestalten sich relativ einfach, verglichen mit anderen Rohrmaterialien, was einen später ggf. vorzusehenden Wechsel des Wärmeerzeugertyps erleichtert. Bei Edelstahl-Abgasleitungen kann Lochfraß (Pittings, eine punktförmige, in die Tiefe gehende Korrosion) auftreten,

4

240

Kapitel 4  •  Wärme- und Kälteversorgungsanlagen

1

(. Abb. 6.51) erhalten, sofern sie nicht an eine vorhandene Blitzschutzanlage angeschlossen werden können.

2

Edelstahl-Einsatzrohre, flexibel  haben geringere Wand-

3 4

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

A1

A2

≥2

≥2

5

B

.. Abb. 4.75  Sollen Niedertemperatur- oder Brennwertkessel in Altbauten installiert werden, ist hierfür im Regelfall der vorhandene Schornstein zu groß und die Schornsteinanlage für einen hohen Feuchtigkeitsanfall ungeeignet. Reicht der Querschnitt eines vorhandenen Schornsteins aus, kann in diesen ein säurefestes diffusionsdichtes Rohr (Abgasleitung) eingezogen werden, das entsprechend der Abgas-Maximaltemperatur des Wärmeerzeugers (Kessel, Gaswasserheizer) nur eine geringe Temperaturbeständigkeit (80–200 °C) aufweisen muss. Soll ein Brennwertkessel mit Gebläse angeschlossen werden, muss die Abgasleitung zudem (bis zu 200 Pa) überdruckdicht sein. Abgasleitungen können auch außen, aus z. B. doppelwandigem Edelstahlrohr mit Dämmstofffüllung vorgesehen werden (rechts oben). Bei mit Überdruck betriebenen Brennwertkesseln wirkt der Ringspalt zwischen Abgasleitung und Schacht als Hinterlüftung. Mindestabstand in rechteckigen Schächten: 2 cm unter Berücksichtigung einer ggf. vorgesehenen Dämmung (B). Dämmschichten aus Mineralfaserplatten oder -matten können den Temperaturabfall bis zur Schornsteinmündung verringern und ein Einfrieren der Schornsteinmündung bei starkem Frost verhindern. Auf diese Weise ist es auch möglich, höhere Abgasanlagen zu errichten als ohne Dämmung. (Entsprechende Angaben in den Zulassungsbescheiden der Hersteller). Auch bei NT-Kesseln kann die Hinterlüftung zugunsten einer i. d. R. schalenförmigen Dämmung reduziert werden (A2 und B). Nicht alle Dämmstoffe sind geeignet. (Im Zulassungsbescheid der Abgasleitung angeführt)

wenn sich Halogenverbindungen im Rauchgas befinden. Sie entstehen, wenn Chlor- oder Fluorkohlenwasserstoffe in die Verbrennungsluft gelangen, und können innerhalb weniger Wochen Leckagen verursachen. Gefahrenquellen: Friseursalons, z. T. auch Badezimmer (Treibgase von Sprays), chemische Reinigungen, Hobbyräume (chlorhaltige Kleber und Lacke), Wäsche-Kondensationstrockner (Chlor in Reinigungsmitteln und Leitungswasser), Schwimmbäder mit gechlortem Wasser, Renovierungsarbeiten mit Chlorkautschukfarben.

--

Der Korrosionsgefahr kann begegnet werden durch Ansaugung der Verbrennungsluft direkt aus dem Freien, aus nicht kontaminierten Bereichen. Als Blitzschutzmaßnahme sollten metallische Einsatzrohre an ihrem Fuß (Kondensatablauf) eine Leitungsverbindung zur Potentialausgleichschiene

dicken (0,12–0,24 mm) als starre Edelstahlrohre. Ihre Lebensdauer ist, da korrosionsanfälliger, erheblich geringer. Bei gezogenen Schornsteinen reicht die Flexibilität der Wellrohre oft nicht aus, um beim Einziehen der Rohre (ohne Formstücke) unerwünschte Verformungen zu vermeiden. Hinsichtlich Korrosionsgefahr und Blitzschutz gilt das gleiche wie für starre Edelstahlrohre. Aluminium-Einsatzrohre mit Reaktionsharzbeschichtung, starr; temperaturbeständig bis 160 °C, Wanddicke: 1,5 mm, Nennweiten: 5–45 cm. Materialeigenschaften ähnlich wie Edelstahlrohre. Geringer Marktanteil. Korrosionsneigung in Verbindung mit einer Ölfeuerung. Kunststoff-Einsatzrohre sind (entsprechend ihrer Zulassung) bis 160 °C temperaturbeständig. Wanddicke: ab 0,5 mm, Außendurchmesser: 7,5–16 cm. Korrosionsbeständig, überdruckdicht. Einfache kostengünstige Montage. Hoher Ausdehnungskoeffizient. Flexible Kunststoffrohre entschärfen das Problem der thermischen Längenänderung. Für ölbetriebene Brennwertanlagen geeignet. Rohre aus Polypropylen sind i. d. R. für Feuerungen bis 120 °C zugelassen. Bevorzugtes Material: PVDF (Polyvinylidenfluorid), bis 160 °C zugelassen. Die Feuerstätten werden mit einem Sicherheitstemperaturbegrenzer ausgerüstet, der bei Überschreiten der zulässigen Abgastemperatur den Brenner abschaltet. zz Abgasleitungs-Anlagen für NT-Kessel

Niedertemperatur-(NT-)Kessel, öl- oder gasbefeuert, können an feuchtigkeitsunabhängige Schornsteine oder an Abgasleitungen angeschlossen werden. Erstere werden i. A., da preisgünstiger, in Neubauten bevorzugt. In Schächten angeordnete Abgasleitungen bieten dagegen die Möglichkeit, bei einem späteren Austausch der Feuerstätte die Abgasanlage den meist veränderten Anforderungen anzupassen. Abgasleitungs-Anlagen für NT-Kessel entsprechen den zuvor beschriebenen Abgasleitungs-Anlagen für Brennwertgeräte mit folgenden Abweichungen: Die Abgasleitung braucht nicht druckdicht zu sein, da sie mit Unterdruck betrieben wird. Der Rundumspalt zwischen Innenrohr (Abgasleitung) und Schacht kann für eine schalenförmige Dämmung der Abgasleitung genutzt werden (. Abb. 4.75A2 u. B). Dabei sollte ein durchgehender senkrechter Luftraum zur Abführung anfallender Feuchtigkeit erhalten bleiben. Dämmstoffschüttungen sind daher i. d. R. ungeeignet. Die Zulassungen der Abgasleitungen enthalten z. T. Beschränkungen hinsichtlich der Dämmstoffe.

-

Bei feuchteunempfindlicher Betriebsweise muss der Abstand zwischen Abgasleitung (ggf. mit Dämmschicht) und der Schachtinnenseite mindestens 2 bzw. 3 cm betragen, wie in

241 4.2 • Wärmeerzeugungsanlagen

. Abb. 4.71 dargestellt. Die Mindest-Abgastemperatur beträgt

bei NT-Kesseln etwa 40 °C zur Aufrechterhaltung eines thermischen Auftriebs. Die Abgas-Maximaltemperatur liegt je nach Bauart und Heizwassertemperatur zwischen  50 kW

≤ 50 kW

> 50 kW

Heizraum

+

+

+

+

+

+

Andere Räume

+

−

+

−

−

−

Wohnungen oder sonstige Räume

+

−

+

−

−

−

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

a

a

Elektromotoren Antriebsleistung

Verbrennungsmotoren Antriebsleistung

Bei Verwendung von Kältemitteln der Gruppe 1 nach UVV-GUV–VD4 (bei elektromotorisch angetriebenen Wärmepumpen der Regelfall)

+ bedeutet zulässig, − unzulässig

Die gemeinsame Aufstellung von Wärmepumpen und Feuerstätten in einem Raum ist grundsätzlich zulässig. Sollen Wärmepumpen in einem „anderen Raum“, wie in . Tab. 4.26 angeführt, aufgestellt werden, müssen Wände, Decken unterhalb und oberhalb dieser Räume sowie die Türen mindestens feuerhemmend sein. Diese Räume müssen wie Heizräume (bzw. Aufstellräume), be- und entlüftet sein oder aber Zu- und Abluftöffnungen in derselben Wand haben. Eine Aufstellung außerhalb „anderen Räumen“ ist möglich, wenn die Wärmepumpe in einem gegenüber dem Aufstellungsraum dichten, zum Freien hin belüfteten Gehäuse untergebracht wird. In notwendigen Treppenräumen oder allgemein zugänglichen Fluren dürfen Wärmepumpen nicht aufgestellt werden. Abgase von Verbrennungsmotoren sind in eigenen Schächten bzw. Kanälen, die den landesrechtlichen Anforderungen an Installationsschächte genügen, bis über Dach zu führen. Im Allgemeinen werden doppelschalige Edelstahlrohre mit vorgeschaltetem Schalldämpfer verwendet. Die Errichtung einer Wärmepumpenheizungsanlage mit einer Antriebsleistung bis zu 50 kW ist in den meisten Bundesländern weder genehmigungs- noch anzeigepflichtig. Der Anschluss einer elektrisch betriebenen Wärmepumpe zu Heizzwecken ist elektroseitig zustimmungspflichtig und rechtzeitig beim zuständigen EVU zu beantragen. Bei Vorhandensein weiterer Heizungssysteme, Schwachlast-Zentralspeicher einbegriffen, ist nicht auszuschließen, dass von seitens des EVU die Zustimmung versagt wird. Eine Verstärkung vorhandener Hausanschlüsse ist nur in den seltensten Fällen notwendig, weil der Anschlusswert von Wärmepumpenheizungsanlagen für Ein- und Zweifamilienhäuser im Regelfall 6 kW nicht überschreitet. Sofern die Stromversorgung für Wärmepumpen gesondert abgerechnet wird, ist zusätzlich zum Haushaltszähler ein Wärmepumpenzähler vorzusehen sowie bei bivalent, alternativ und monovalent unterbrechbar betriebenen Wärmepumpen einen dritten Zählerplatz für einen Tonfrequenz-Rundsteuerempfänger (TRE). Die EVU steuern über TRE die Stromversorgung des Verdichters und des Antriebs der Wär-

mequellenanlage (Ventilator, Grundwasser- bzw. Solepumpe). In Netzen ohne Rundsteueranlage ist anstelle der TRE eine außentemperaturabhängige Bivalenz-Umschalteinrichtung vorzusehen, mit einer am zweiten Zähler anzuordnenden Schaltuhr. Sollen bestehende Gebäude, in denen bisher ein ölbefeuerter Kessel zentral Warmwasser erzeugte, mit einer bivalenten Wärmepumpe nachgerüstet werden, ist vorher zu klären, wie die Warmwasserbereitung zukünftig erfolgen soll. Denn der nun bivalent an nur wenigen Tagen des Jahres voll eingesetzte Kessel müsste an den übrigen Tagen nur der Warmwasser-Erzeugung wegen in Betrieb genommen werden, mit einem ungünstigen Wirkungsgrad. Eine Warmwasser-Erzeugung durch die Wärmepumpe ist i. d. R. ebenfalls problematisch, weil im Sommer die von der Wärmepumpe gelieferte Wärme oft nicht in ausreichendem Maße abzuführen ist. Zudem reichen die Volumina vorhandener zu übernehmender Warmwasser-Speicher i. d. R. nicht aus, weil die Heizleistung der Wärmepumpe wesentlich geringer ausfällt. Kaum zu umgehen ist ein Wechsel zu einer dezentralen Warmwasser-Versorgung mit z. B. elektrischen Durchlauferhitzern in der Nähe der Verbrauchsstellen. Wärmepumpen mit Verbrennungsmotor sollten wegen der relativ oft erforderlich werdenden Wartungsarbeiten allseitig mindestens 70 cm Wandabstand erhalten. Anfallendes Kondensat muss über eine Ableitung (≥ DN 12) in das Abwassersystem geleitet werden. Zum Betrieb eines Gasmotors oder einer AbsorberWärmepumpe kommt gelegentlich auch Flüssiggas in Betracht, mit hierfür erforderlichem ortsfestem Behälter. Zum Betrieb eines Wärmepumpen-Dieselmotors darf das gegenüber Dieselkraftstoff kostengünstigere Heiz­öl oder steuerlich begünstigter Biodiesel verwendet werden. Es ist darauf zu achten, dass beim Verbrennungsprozess der Taupunkt auf keinen Fall unterschritten wird, weil sich sonst Schwefelsäure bildet, die zerstörend auf alle Anlageteile einwirkt. Wirtschaftlichkeitsbeurteilungen von Wärmepumpensystemen geraten leicht ins Spekulative, weil die Entwicklung der Energiepreise nicht vorhersehbar ist und die Variationsbreite der

4

265 4.2 • Wärmeerzeugungsanlagen

Systemvarianten (3 Antriebsmöglichkeiten, mehr als 4 Arten von Wärmequellen, 4 Betriebsweisen, unterschiedliche Anlagegrößen sowie mehrere Varianten angeschlossener Heizsysteme) außerordentlich vielfältig ist. Hinzu kommen klimatische und nutzerbezogene Eigenheiten. Eine generelle Aussage ist daher unmöglich. Ein Verfahren zur Berechnung der Wirtschaftlichkeit von Wärmepumpen bietet die VDI 2067 an. Beim Vergleich mit konventionellen Heizkesselanlagen sind der Einsparung an Energiekosten die Kapitaldienstkosten gegenüberzustellen, die aus den vergleichsweise hohen Anlagekosten erwachsen. 4.2.6

Abgas 3

Brennstoff 2

4

Elektrischer Strom 1

Kraft-Wärme-Kopplung, Blockheizkraftwerk

Die übliche Energieversorgung für Gebäude erfolgt zum einen durch Bezug von Strom durch Anschluss an das öffentliche Netz und durch Bezug oder Eigenerzeugung von Wärme für Heizwasser und Trinkwarmwasser. Der Strom für das öffentliche Netz wird in der Regel in Kondensationskraftwerken hergestellt, die mit Wirkungsgraden von ca. 38 % aus Primärenergie (Kohle, Gas, Atom) Strom erzeugen. Obwohl heute in Kraftwerken Wirkungsgrade bis zu 40 % erreicht werden können, ist die restliche Energie in Form von Abwärme verloren und wird an die Umgebung abgegeben. In seltenen Fällen kann Wärme im Umkreis eines Kraftwerkes in Form von Fernwärme genutzt werden. Die Grundidee der Kraft-WärmeKopplung ist, für ein oder mehrere Gebäude elektrische Energie zu erzeugen und die dabei zwangsweise anfallende Abwärme direkt für Heizzwecke zu nutzen, . Abb. 4.97 und 4.98. Durch diese direkte Kopplung von der Nutzung der Brennstoffenergie für elektrische Kraft und die Nutzung von Wärme bzw. Kälte spricht man von Kraft-Wärme-Kopplung und von Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung. Durch die gleichzeitige Nutzung von Kraft und Abwärme können Gesamtwirkungsgrade von 80 % bis über 90 % erzielt werden. Im Kraftwerk können unterschiedliche Primärenergiearten bis hin zu Kohle eingesetzt werden. Für Gebäude kommt Heiz­öl, Biodiesel, Erdgas oder Biogas in Frage. Anstelle des im Kraftwerk üblichen Wasser-/Dampfkreislaufes werden für die Gebäudeversorgung Verbrennungsmotoren, Stirling-Motoren, Gasturbinen oder Brennstoffzellen verwendet, aus denen elektrische Energie erzeugt wird. Die bei diesem Prozess anfallende Abwärme wird über Wärmetauscher in ein Wärmeverteilnetz für Heizzwecke eingeführt. Gasturbinen und Verbrennungsmotoren stehen in unterschiedlichsten Größen und Qualitäten für die Kraft-Wärme-Kopplung in Gebäuden zur Verfügung. Gasturbinen werden bei größeren Leistungen ab 500 kW bis über 5 MW eingesetzt. Sie haben ein weniger gutes Teillastverhalten und werden daher für größere Anlagen konzipiert. Mikrogasturbinen sind ab 23 kW (elektrisch) verfügbar und auch für mittlere Gebäudegrößen geeignet. Otto-

5

1 2 3 4 5

Generator Motor Abgas- Wärmetauscher Heiznetz Kühlwasser- Wärmetauscher

.. Abb. 4.97  Vereinfachte Prinzipdarstellung der Kraft-Wärme-Kopplung (hier mit Verbrennungsmotor)

Generator

Erdgas

Kamin

Verbrennungsmotor

AbgasWärmetauscher

Abgas

Kühlwasser KühlwasserWärmetauscher

Sekundärer Kühlkreislauf

Wärmeverbraucher z.B. Heizung ggf. AbsorptionsKälteanlage

.. Abb. 4.98  Auskopplung der Abgas- und Kühlwasserwärme in einem BHKW

Motoren werden bereits ab 1,3 kW elektrischer Leistung bis zu mehreren MW angeboten. Gleiches gilt für Diesel-Motoren. Wegen der für Gebäude üblichen Bauweise in Modulen bzw. kompakten Einheiten wird der Begriff Blockheizkraftwerk (BHKW) verwendet. Unter einem Blockheizkraftwerk versteht man ein kleines Heizkraftwerk, in dem durch KraftWärme-Kopplung Strom und nutzbare Wärme gleichzeitig erzeugt werden. Für die Einteilung von Blockheizkraftwerken findet man unterschiedliche Klassifizierungen, z. B. (vergl. auch . Tab. 4.20):

Kapitel 4  •  Wärme- und Kälteversorgungsanlagen

266

Abwärme

1

.. Tab. 4.27  Übersicht zum Stand der Technik bei BrennstoffzellenSystemen (Diss. Seliger).

4 Erdgas

2 3

3 Strom

4

1

5

2

5

G ~

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Elektrolyt

Pel (kW)

Temp. (°C)

ηel (%)

AFC

Kalilauge

10–100

 4 Millionen Codemöglichkeiten) gibt das System den Zutritt frei. Getrennt von der Leseeinheit befindet sich im Innern des zu sichernden Raumes die Auswerteeinheit, wie auch die Leseeinheit in einer handelsüblichen UP-Dose. Manipulationen von außen sind nicht möglich. Das Schließsystem arbeitet ohne Zentrale. Jede Türanlage bildet eine selbstständige Einheit. Ein Türöffner kann mehrere Codierungen speichern. Anwendungsgebiete: unbeschränkt. Zutrittskontrollanlagen über Fingerabdruck-Erkennung sind bereits verfügbar und auch für Einfamilienhäuser installierbar. zz Türsprechanlagen

Mehrfamilienhäuser ab 3 Wohnungen sind gem. DIN 18 015-2 mit Türsprech- und Türöffneranlagen auszustatten. Wechseloder Gegensprechanlagen (. Abb. 6.150) verbinden die In-

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540

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Kapitel 6 • Elektrotechnik

nensprechstelle (Wohnungstür) mit einer oder auch mehreren Außensprechstellen (Haustür bzw. Gartentor). In der Nähe der Wohnungstür befinden sich bei Türsprechanlagen nach dem Wechselsprechprinzip ein festmontierter Wandlautsprecher mit Sprechtaste und Türöffnertaste, beim Gegensprechsystem ein Handapparat mit abnehmbarem Hörer und Türöffnerdruckknopf. In größeren Wohnungen und bei hohem Lärmpegel kann es sinnvoll sein, ein zweites Läutewerk (Gong, Summer) vorzusehen. Die Außensprechstelle wird i. A. mit den Namensschildern, Klingelknöpfen und Briefkästen in einer Frontplatte zusammengefasst. Ein Netzanschlussgerät (Transformator für 6, 8 oder 12 V) übernimmt die Stromversorgung. Er befindet sich i. d. R. im Stromkreisverteiler des 230/400 V-Netzes. Ab Netzanschlussgerät werden PVC-ummantelte Niederspannungsleitungen (Schwachstromleitungen) mit Aderdurchmessern von 0,6 bis etwa 1,4 mm verwendet. (Bei allen Schwachstromleitungen wird der Durchmesser und nicht, wie bei Starkstromleitungen üblich, die Querschnittsfläche angegeben.) Die gemeinsam mit Klingel- und Türöffneranlagen im Treppenhaus senkrecht zu verlegenden Leitungen der Türsprechanlagen dürfen im Schlitz für die 230/400 V-Starkstrom-Steigleitung mitverlegt werden. Empfohlen werden Installationsrohre d = 16 mm für Steig- und Abzweigleitung, für Steigleitungen ggf. auch d = 21 mm. Eine Verlegung mit Fernsprechleitungen in gemeinsamen Rohren ist unzulässig. Die formale Gestaltung der am Gebäudezugang/-eingang anzuordnenden Kombination von Klingel- und Sprechanlage einschließlich Briefkästen, Hausnummer und Beleuchtung wird vom Architekten sehr oft vernachlässigt. zz Türsprechanlagen mit Bildübertragung

Durch Videoeinrichtungen ergänzte Türsprechanlagen bieten ein erhöhtes Maß an Sicherheit. Der Videoteil besteht aus dem in der Wohnung befindlichen Monitor sowie einer Fernsehkamera mit Weitwinkelobjektiv, die entweder in das äußere Klingel-Türsprech-Gehäuse mit einbezogen oder an anderer Stelle montiert wird. Durch Betätigen des Klingeldrückers wird die Kamera automatisch in Betrieb gesetzt. Eine Bereitschaftsschaltung lässt auf dem Bildschirm in Sekundenschnelle das aufgenommene Bild erscheinen. Nach Drücken der Türöffnertaste bzw. nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne (50 s–3 min) schaltet die Anlage wieder automatisch ab. Für die erforderliche Mindesthelligkeit von ca.  20  Lux sorgt ein Dämmerungsschalter oder eine Schaltuhr in Verbindung mit einer entsprechenden Außenbeleuchtung. Diese sollte so ausgerichtet sein, dass nicht das Objektiv angestrahlt wird. Die Kameraaufnahmen können aufgezeichnet werden. Ein Anschluss an das 230 V-Netz ist vorzusehen. Eine IPbasierte Einbindung von Türlautsprechern, Kameras, Sprechanlagen etc. ist bei Bus-Systemen möglich. Solche Anlagen sind über Smartphone oder Tablet über Wlan-Zugang anzubinden, siehe „smart-home“.

Gong

Wohnungssprechstelle Etagenabzweigkasten

Klingeltaster

Netzgerät

Türsprechstelle Türöffner .. Abb. 6.150  Türsprechanlage als Gegensprechanlage. Beide Teilnehmer können gleichzeitig sprechen und hören. Äußerlich erkennbar an der telefonartigen Ausbildung der Wohnungssprechstellen

zz Fernsehüberwachungsanlagen

Sie erlauben eine Kontrolle schwer oder nicht einsehbarer Bereiche innerhalb und außerhalb von Gebäuden. Einsatzmöglichkeiten: Notausgänge, Tiefgaragen, Kurzparkflächen, gefährdete Bereiche. Von der Zentrale ausgehend sind entsprechende Leerrohrnetze einzuplanen. Sie nehmen Steuerleitungen für die Kameras sowie datenübertragende Leitungen auf. 6.2.3

Zeitdienstanlagen

Eine Hauptuhr (Mutteruhr) steuert durch Stromimpulse eine oder mehrere Nebenuhren, ggf. auch Signalanlagen zur optischen oder akustischen Anzeige von Betriebspausen, Schichtwechsel usw. Die quarz- oder funkgesteuerte Hauptuhr wird über ein Netzanschlussgerät mit Strom gespeist. Bei größeren Anlagen kann eine weitere Hauptuhr in Reserve gehalten werden. Hinzu kommen ggf. Signal-, Nebenuhren und Zeiterfassungsanlagen. Zeiterfassungsanlagen auf der Basis elektronischer Kartenlesegeräte haben die Stempeluhren abgelöst. Sie erfassen feste oder gleitende Arbeitszeiten und finden als Durchgangskontrolle Verwendung. Zeiterfassungsanlagen bestehen aus einer mit der Uhrenanlage verbundenen Zentraleinheit und ggf.

541 6.2  •  Fernmelde- und Informationstechnik

mehrere (bis zu etwa  64) Terminals. Eingegeben werden scheckkartengroße, magnetstreifenbeschichtete Karten (Ausweise) mit unsichtbarer Codierung. Bei jeder Buchung kann der Saldostand der Arbeitszeit angegeben werden. Eine Anordnung der Terminals in Arbeitsplatznähe reduziert Wegezeiten. Die fälschungssicheren Karten können auch mit einem Lichtbild versehen als Ausweis bzw. zum Nachweis einer Zugangsberechtigung dienen oder für Buchungen, z. B. in Kantinen, Verwendung finden. 6.2.4

Elektroakustische Anlagen

zz Interne Tonübertragungssysteme

Haussprechanlagen ohne Verbindung mit dem öffentlichen Fernsprechnetz unterliegen keinerlei Vorschriften von Seiten der Telekom AG und können von jeder Fachfirma installiert werden. Zu unterscheiden sind: Gegensprechanlagen: Beide Teilnehmer können gleichzeitig sprechen und hören. Wechselsprechanlagen: Gleichzeitiges Sprechen und Hören ist nicht möglich, sondern muss durch Tastendruck alternativ geschaltet werden. Bei einigen Systemen steuert die Stimme des Sprechenden die Gesprächsrichtung. Ortsveränderliche Wechselsprechgeräte z. B. können in jedem Raum, der mit einer Schuko-Steckdose ausgestattet ist, angeschlossen werden. Sie ersetzen eine Haustelefonanlage mit separatem Leitungsnetz. Die Teilnehmerzahl ist auf ca.  6 begrenzt. Der Wirkungsbereich umfasst das elektrische Installationsnetz ab bzw. bis zum Zähler. Im Verteilerkasten sind HF-Sperrelemente vorzusehen, um die Beeinflussung benachbarter Wechselsprechanlagen zu unterbinden. Einsatzmöglichkeiten: Wohnbereich (Küche/Arbeits-/Kinderzimmer), Büros (Chef/Vorzimmer/ Sachbearbeiter), Praxen (Arzt/Anmeldung bzw. Rufanlage), Handwerksbetriebe (Büro/Werkstatt). Auch können akustische Signale wie z. B. das Läuten des Telefons oder der Türklingel jeweils dorthin übertragen werden, wo sich die zu informierende Person gerade aufhält. Als Transportmedium für die Übertragung von Sprache und anderen akustischen Signalen kann das vorhandene elektrische Leitungsnetz (230/400 V) genutzt werden. Hierzu wird der Wechselstrom von exakt 50 Hz mit einer entsprechend modulierten Frequenz überlagert. Als Adapter für die Sender und Empfänger fungieren normale Steckdosen. Das anzuschließende Tonübertragungssystem ist insofern ortsveränderlich, als es nur auf vorhandene Steckdosen angewiesen ist. Ortsveränderliche Informationssysteme sind Wechselsprechanlagen wie eben beschrieben, die mittels weiterer elektronischer Bausteine (Melder) Überwachungsfunktionen übernehmen. An ein Empfangsgerät können Informationen beispielsweise von Geräuschmeldern, Rauch- und Gasmeldern, Bewegungsmeldern oder Feuchtigkeitsmeldern übermittelt und von hier weitergegeben werden. Die Information wird am Gerät akustisch und/ oder optisch angezeigt. Ortsfeste Haussprechanlagen (Haus-

telefon) ermöglichen ein gebührenfreies Kommunizieren innerhalb von Gebäuden (Wohnung, Praxis, Gewerbebetrieb) ohne Anschluss an das Telefonnetz. Ein gesondertes festverlegtes Leitungsnetz ist erforderlich. zz Elektroakustische Beschallungsanlagen

Sie bestehen aus der Zentrale, für die im Regelfall ein Raum zur Verfügung zu stellen ist, einem Leitungsnetz in Leerrohren und den angeschlossenen Lautsprechereinheiten. Anlagen für Durchsagen, z. B. in Betrieben oder Bahnhöfen, sollten eine hohe Sprachqualität aufweisen (Lautsprecher hoher Wiedergabequalität in nicht zu großen Abständen). Bei Anlagen zur Beschallung mit Musik, z. B. in Kaufhäusern oder Restaurants, ist die Besatzdichte meist von untergeordneter Rolle. Für eine Alarmierung in Brand- und Katastrophenfällen werden leistungsstarke Lautsprecher benötigt, deren Anordnung sich i. d. R. auf Verkehrswege beschränkt. Eine Planung anspruchsvoller Beschallungsanlagen unter Berücksichtigung akustikrelevanter Vorgaben wie Raumabmessungen, Material und Konfiguration der Raumbegrenzungsflächen ist Sache von Fachplanern. 6.2.5

Fernseh- und Antennenanlagen

---

zz Empfangsanlagen für Rundfunk und Fernsehen Empfangsmöglichkeiten:

Terrestrische Antennen. Breitband-Kommunikationsanschluss (Kabel-Fernsehen). Satellitenantennen. IPTV (Internet Protocol Television).

Ein Leerrohr zwischen oberstem Geschoss (Dachgeschoss) und Kellergeschoss gestattet Nach- und Umrüstungsmaßnahmen ohne größeren Aufwand (Stemmarbeiten usw.). zz Terrestrische Antennenanlagen

Die terrestrisch ausgestrahlten Sendersignale erreichen die Antennen mit extrem geringen Leistungen (. Abb. 6.151). Sie liegen unter 0,000.001 Watt. Aus dem Gemisch elektromagnetischer Schwingungen anderer Signale müssen sie herausgefiltert, aufbereitet und verstärkt werden. An der Mastspitze von Hochantennen befindet sich stets die LMK-Antenne (Lang-, Mittel-, Kurzwelle) als Stabantenne mit Prasselschutzkugel am oberen Ende zur Abwehr atmosphärischer Störungen; darunter werden UKW-Antennen (Ultrakurzwelle) als Viel­element-Richtantennen oder Dipol-Antennen angeordnet. Im unteren Bereich befinden sich eine oder mehrere Fernsehantennen in Form von Vielelement-Richtantennen.

-

Terrestrische Antennen sind wie folgt anzuordnen: der gegenseitigen Abschirmung und Beeinflussung wegen mind. 5–8 m von Nachbarantennen entfernt;

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-

auf der straßenabgekehrten Seite, um die verkehrsbedingten Störeinflüsse (Störnebel) zu verringern; möglichst hoch, da mit zunehmender Höhe die Feldstärke zu- und der Störnebel abnimmt.

Der Zugang zu Schornsteinen und Fortluftgebläsen darf gem. DIN 18 015-1 nicht behindert werden. Eine Befestigung an Schornsteinen ist zwar unter bestimmten, insbes. konstruktiven, Voraussetzungen (Einspannmoment, Befestigung, Wangendicke, bauaufsichtliche Zulassung) möglich, der korrosiv wirkenden Abgase wegen sollte man jedoch grundsätzlich davon absehen, Antennen an Schornsteinen zu befestigen. Unter Berücksichtigung der Hauptwindrichtung sollten sie vielmehr nach Möglichkeit von Schornsteinen weit entfernt angeordnet werden. Zwischen Starkstromfreileitungen und Teilen von Antennenanlagen ist ein Abstand von mindestens 1 m einzuhalten. Auf Dächern mit weicher Bedachung (Reet, Stroh, Schilf) dürfen Antennenanlagen nicht errichtet werden. Der Mindestabstand von Teilen weicher Bedachung beträgt 1 m. Bei unterhalb der Dachhaut angeordneten Antennen muss mit einem gewissen Abschirmeffekt gerechnet werden, insbesondere bei nasser Dachoberfläche. Eine stark abschirmende Wirkung besitzen Alukaschierungen z. B. von zwischen Sparren angeordneten Dämmstoffen. Reicht der Empfangspegel nicht aus, können hochfrequente Störnebel, verursacht etwa durch Haushaltsgeräte, den Empfang beeinträchtigen. Der Entstörungsdienst des BAPT wird bei Fernseh- und Tonrundfunkstörungen von Unterdach-Gemeinschaftsantennen nicht tätig.

LMK-Antenne

UKW-Antenne VHF-Antenne UHF-Antenne >2m

1

Kapitel 6 • Elektrotechnik

.. Abb. 6.151  Hauptbestandteile einer terrestrischen Empfangsantenne über oder unter Dach

Bei Antennenmasten bis zu 6 m Länge muss gem. DIN EN 50 083-1 der eingespannte Teil des Mastes ≥ 1/6 der freien Mastlänge betragen. Das Biegemoment an der Einspannstelle darf 1.650 Nm (unter Einschluss der Windlast) nicht übersteigen. Bei Überschreiten dieser Grenzwerte ist ein Statiker hinzuzuziehen. Ausgangsdaten für die Berechnung enthält Ziff. 11.3 von DIN EN 50 083-1.

zz Digital Video Broadcasting – Terrestrial (DVB-T2)

Ist die digitale Hörfunk- und Fernsehübertragung über terrestrische Funkausstrahlung. Voraussetzung ist ein DVB-T2 Receiver (mittlerweile i. d. R. bereits in Fernsehgeräten integriert) und ggf. eine zusätzliche Antenne. In Deutschland ist der Empfang insbesondere in Ballungsräumen sichergestellt. Der Vorteil ist ein kostenfreier Empfang ohne Anschluss an zentralen Anlagen (Kabel, Antenne). Der konventionelle öffentliche Fernsehempfang ist in Deutschland seit 2009 abgeschaltet. Die Umstellung erfolgte auf das digitale Antennenfernsehen DVB-T (Digital Video Broadcasting-Terrestrial), dass seit 2017 mit dem Nachfolgestandard DVB-T2 nach dem Standard des Europäischen Institut für Telekommunikation (ETSI) betrieben wird. zz Antennenbefestigung

Die Führung des Standrohres durch die Dachhaut muss regensicher sein. Bei schuppenartiger Dacheindeckung (Dachpfannen- oder -ziegel) sind vom Antenneninstallateur Dacheinführungsbleche im jeweiligen Format des Deckmaterials einzubauen. Für Flachdächer kommen bauseitig anzuordnende Hülsenrohre sowie Blech- oder Kunststoffmanschetten für den Anschluss von Dachdichtungsbahnen zum Einsatz. Standrohrlänge und -querschnitte sind vom Installateur zu errechnen.

zz Antennenkabel

Vorzugsweise wird Koaxialkabel in Verbindung mit Isolierrohren der Nennweiten 16 mm verwendet. Koaxialkabel sind kunststoffummantelte Leiter mit doppeltem metallischem Abschirmgeflecht. Die Leitungen müssen gem. DIN 18 015-1 auswechselbar und gegen Beschädigung geschützt verlegt werden. Eine Verlegung direkt in Putz ist nicht zulässig. Rohrinstallationen erleichtern spätere Nachrüstungen und bieten einen ausreichenden mechanischen Schutz. Da die Höhe der Leitungsverluste von der Leitungslänge abhängig ist, sind kurze Leitungswege anzustreben. Antennenkabel können gemeinsam mit 230 V-Starkstromleitungen (bis zu 1.000 V) in einem Wandschlitz verlegt werden. Sofern das Antennenkabel nicht in Isolierrohren verlegt wird, darf ein Abstand von 10 mm nicht unterschritten werden. Besser ist ein Abstand von mind. 30 cm, besonders, wenn durch Stromkabel hohe Störspannungen zu erwarten sind (z. B. bei Aufzugsanlagen). Für Antennenleitungen von Dachantennen besteht erhöhte Gefahr von Überspannungen infolge atmosphärischer Entladung (Blitzschlag). Eine gemeinsame Verlegung mit Fernmeldeanlagen der Telekom AG oder anderen Schwachstromleitungen in einem Wandschlitz ist zwar zulässig, nicht aber in einem gemeinsamen Leerrohr. Auf Gebäuden angeordnete

543 6.2  •  Fernmelde- und Informationstechnik

A

B

.. Abb. 6.152  Antennensteckdosen haben Buchsen für Hörfunk (rot) und Fernsehen (blau). Eine Kombination mit Starkstromdosen ist unzulässig, wenn nach Abnehmen der Antennensteckdosen-Abdeckung Starkstromteile ungeschützt freiliegen. Getrennte Abdeckungen sind vorzuziehen

Antennenträger müssen auf kurzem Wege geerdet sein, z. B. durch Anschluss an den Fundamenterder (. Abb. 6.49). Eine Erdung kann auch durch Anschluss an elektrisch leitfähige, mit einem Erder verbundene Teile erreicht werden, wie z. B.: Durchgehende metallische Wasser- oder Heizungsleitungen. Abwasser- und Regenfallleitungen erfüllen die Anforderungen an eine ausreichende Leitfähigkeit meist nicht. Stahlskelette oder leitfähig durchverbundene Armierungen in Beton mit Ausnahme von Spannbetonbewehrungen. Metallische Bekleidungen und Blenden.

-

Auf eine Erdung kann bei unterhalb der Dachhaut angeordneten Antennen verzichtet werden. Antennen- und Erdungsleitungen dürfen nicht durch Räume geführt werden, die zur Lagerung leichtentzündlicher Stoffe wie Heu oder Stroh dienen oder in denen sich eine explosionsfähige Atmosphäre bilden kann. Auf Holz dürfen Erdungsleitungen ohne Abstandsschellen verlegt werden. zz Antennenanschlussdosen

Antennenanschlussdosen erhalten im Nichtwohnungsbau Räume mit informatorischer Funktion, z. B. Schulungsräume, Konferenz- und Direktionsräume. In Wohnungen sind sie mind. einmal in Wohnzimmern, möglichst auch in Kinderzimmern, eventuell auch in Schlafräumen vorzusehen. Für Hörfunk und Fernsehen wird üblicherweise eine gemeinsame Zweibuchsendose angebracht. DIN 18 015-2 sieht für Wohnungen bis zu 3 Aufenthaltsräumen (einschl. Küche) mind. eine Antennensteckdose vor, bei 4 Aufenthaltsräumen mind. zwei, darüber hinaus mind. drei. Zu jeder Antennensteckdose gehören 3–4 Netzstrom-Steckdosen (230 V) zum Anschluss von Unterhaltungselektronik: Rundfunkgerät, Fernsehgerät,

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C .. Abb. 6.153  Leerrohrnetze für Antennenkabel in Gemeinschaftsanlagen. A Durchschleifverfahren. Bevorzugtes System bei bis zu etwa 12 angeschlossenen Dosen. B Stichleitungsverfahren, Stammleitung im Treppenhaus verlegt. Geringster Aufwand bei nachträglichem Einbau. Kreuzungen mit Steigleitungen für Starkstrom, Telefon, Klingel- und Türöffneranlage sind jedoch unvermeidbar. C Verzweigungsverfahren. Angewendet bei größeren Objekten

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Fernsehlampe, Receiver (Satelliten-Empfänger), Hörfunkanlage (Radio) mit Empfangsteil und Lautsprechern, Plattenspieler, Tonband, CD-Gerät, MP3-Player, Videoanlage, DVD-Player.

Kombinationen von 230 V- und Niederspannungsanschlüssen, z. B. Schutzkontaktsteckdosen und Antennensteckdosen in gemeinsamem Rahmen, sind nur zulässig, wenn nach Entfernen der Abdeckung der Starkstromteil gegen direktes Berühren geschützt bleibt. Eine räumliche Trennung durch Absetzen der Dosen für 230 V-Netzstrom und Niederspannungsinstallation ist vorzuziehen. Dies setzt allerdings voraus, dass die Dosen sehr genau platziert werden, da bereits geringfügige Höhendifferenzen der dicht nebeneinanderliegenden Elemente ins Auge fallen. Normalerweise sind mehrere nebeneinanderliegende Dosen miteinander verbunden, so dass Höhendifferenzen nicht entstehen können (. Abb. 6.152). zz Gemeinschaftsantennen-Anlagen

Gemeinschaftsantennen-Anlagen von Mehrfamilienhäusern sind Einzelantennen sowohl technisch als auch ökonomisch überlegen. Sie benötigen i. d. R. eine Verstärkereinrichtung, die in unmittelbarer Nähe der Empfangsantenne zu installieren ist und über eine Steckdose aus den 230 V-Netz versorgt wird (. Abb. 6.153). Wegen der elektronischen Bauteile sollten Verstärkeranlagen erschütterungsfrei an Stellen angeord-

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544

Kapitel 6 • Elektrotechnik

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ÜP .. Abb. 6.154  Breitband-Kommunikationsnetz (Kabelfernsehen) ausgehend von einem Übergabepunkt mit Verstärker (ab etwa 3 WE erforderlich) und Verteiler, hier als Sternnetz

net werden, die nicht zu sehr erwärmt werden. Der Stromverbrauch wird im Allgemeinen über einen Gemeinschaftszähler gemessen und anteilig berechnet, auch wenn die Anlage nicht von jeder Mietpartei in Anspruch genommen wird. Verteilernetze von Gemeinschaftsantennen-Anlagen  gibt es in

-

drei Varianten: Das Durchschleifverfahren. Bevorzugtes System für Anlagen bis etwa 12 Dosen (6 Doppeldosen) pro Strang. Das Stichleitungsverfahren. Kommt besonders bei nachträglichem Einbau (Altbauten) in Frage. Das Verzweigungsverfahren. Wird angewendet, wenn eine Stammleitung nicht ausreicht.

Die Anschlussschnüre für Rundfunk und Fernsehen (Regellänge 1,20 m) sollten bei Mehrfamilienhäusern bauseitig zur Verfügung gestellt werden, da unabgeschirmte Leitungen aus der Umgebung Störspannungen aufnehmen, und damit sowohl das eigene Gerät wie auch andere Teilnehmer stören können. Sind mehrere Gebäude zu versorgen, ist rechtzeitig die Kabeltrasse der Gemeinschaftsantennenanlage festzulegen, möglichst in Koordination mit der Trassenführung von Starkstromund Fernsprechkabeln. Oftmals werden auch Heizungskanäle zur Leitungsverlegung herangezogen oder dickwandige Kunststoffrohre (PE) von 3–5 cm innerem Durchmesser. Erdkabel sind vergleichsweise teurer. Sie werden 50–80 cm tief in Sand eingebettet und mit Kabelsteinen abgedeckt. zz Anschluss an das TV-Kabelnetz (Breitband-Kommunikationsnetz) Das unterirdisch verlegte

BK-Kabelnetz bietet einen hochwertigen Empfang von Fernseh- und Hörfunk (. Abb. 6.154). Nach Möglichkeit sollten private Hausverteilungsanlagen so ausgeführt werden, dass sie (ggf. auch später) an das TV-Kabelnetz (BK-Netz) angeschlossen werden können (. Abb. 6.155). Der Anschluss erfolgt über Erdkabel bis zum Übergabepunkt im Keller. Das Kabel kann gemeinsam mit dem Fernmeldekabel eingeführt werden. In der Regel ist hier ein Verstärker mit Anschluss an

ÜP .. Abb. 6.155  Bei einem später zu erwartenden Anschluss an das BK-Netz kann zunächst das Antennenkabel bis zum Verteiler im Kellergeschoss geführt werden. Nach Anschluss an das BK-Netz entfällt die Antennenanlage

das 230 V-Netz vorzusehen. Von einem Verteiler aus werden sternförmig Leerrohre vom Keller zu den einzelnen Wohnungen geführt und Koaxialkabel eingezogen. Der Verteiler des TV-Kabelnetzes ist in jederzeit zugänglichen Räumen wie Fluren oder Treppenräumen anzulegen. zz Internet Protocol Television (IPTV)

Das Empfangen von Fernseh- und Rundfunk über Internet häufig über DSL oder VDSL-Breitbandanschluß verbreitet sich immer mehr. Häufig werden Telefonie, Internet-Empfang und Fernsehempfang als Komplettpaket angeboten. zz Satellitenantennen

Eine Alternative zum Kabelfernsehen ist der Empfang der von Satelliten ausgestrahlten Fernsehprogramme mittels Parabolantenne. Die für Deutschland wichtigsten Satelliten befinden sich im Südosten in  13° (Norddeutschland) bis  40° (Süddeutschland) Höhe über dem Horizont. Zwischen Parabolantenne und Satelliten muss eine quasioptische „sichtfreie“ Verbindung bestehen. Bereits Geäst von einem Baum oder Strauch behindern einen einwandfreien Empfang. Ab einer bestimmten Größe des schüsselförmigen Spiegels ist die Errichtung einer Parabolantenne baurechtlich genehmigungspflichtig. Eine bundeseinheitliche Regelung existiert nicht. In Berlin und NRW liegt die Grenze bei 1,20 m Durchmesser. Einige Bundesländer machen ihre Genehmigung von Standort und Montageart unter Berücksichtigung der Windbeanspruchung abhängig. Der erforderliche Mindestdurchmesser liegt derzeit bei etwa 60 cm, ab 4 Teilnehmern bei 75 cm. Darüber hinaus bei 90 cm. Parabolantennen dieser Größe können zwar relativ sicher an Dächern, Hauswänden oder Balkons montiert werden, eine Aufstellung zu ebener Erde sollte jedoch, nicht zuletzt aus optischen Gründen, vorgezogen werden. Betonsockel mit frostsicherem Fundament geben auch größeren Parabolantennen ab 1,20 m Durchmesser ausreichende Stabilität.

545 6.2  •  Fernmelde- und Informationstechnik

Je nach Wölbung und Neigung der Schüssel muss im Winter sich ansammelnder Schnee entfernt werden können. Andernfalls verschluckt der Schnee die Satellitensignale. Auf Zugänglichkeit sollte geachtet werden. Eine Ausrüstung mit Rotoren zur Ausrichtung auf mehrere Satelliten ist möglich. Gemeinschaftsanlagen erhalten meist mehrere Parabolantennen, so dass jederzeit allen Teilnehmern sämtliche Programme zur Verfügung stehen. Die Antenne und das dem TV-Gerät vorzuschaltende Satelliten-Empfangsgerät, ein Receiver, werden über ein besonders dämpfungsarmes Koaxialkabel verbunden. Gemeinschaftsantennenanlagen benötigen eine zentrale Empfangsstelle. Die terrestrische Antennenanlage kann entfallen. 6.2.6

Gefahrenmelde- und Alarmanlagen

Fernmeldeanlagen zum zuverlässigen Melden von Gefahren für Personen und Sachwerte gem. DIN VDE 0833-1 „Gefahrenmeldeanlagen für Brand, Einbruch und Überfall“ unterscheiden sich wie folgt: Brandmeldeanlagen (BMA) ermöglichen einen direkten Hilferuf bei Brandgefahren oder/und sie erkennen und melden Brände zu einem frühen Zeitpunkt. Einbruchmeldeanlagen (EMA) überwachen automatisch Flächen und Räume auf unbefugtes Eindringen sowie Gegenstände auf unbefugte Wegnahme. Überfallmeldeanlagen (ÜMA) dienen Personen zum direkten Hilferuf.

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Gefahrenmeldeanlagen, die vom VdS Schadenverhütung (dem Verband der Sachversicherer in Deutschland) anerkannt werden sollen (für gewerblich genutzte Räume der Regelfall), müssen den Richtlinien des VdS entsprechen und von anerkannten Fachfirmen erstellt werden (. Abb. 6.156). Eine Liste aller registrierten Firmen, die über die erforderlichen Fachkenntnisse verfügen und regelmäßig überprüft werden, ist beim Verlag VdS Schadenverhütung erhältlich. zz Brandmeldeanlagen (BMA)

Die Brandmeldung kann manuell über Druckknopfmelder oder durch automatische Brandmelder, die selbsttätig auf hohe Temperaturen, Temperaturanstieg, Rauch oder Flammenschein reagieren, erfolgen. zz Automatische Brandmelder

Sie überwachen feuergefährdete Räume wie Lagerräume, Garagen, Rettungswege usw. Die runden Elemente von etwa 4 bis 11 cm Durchmesser werden gewöhnlich im Deckenbereich des zu schützenden Raumes installiert. Im Allgemeinen rechnet man einen selbsttätigen Brandmelder auf etwa 20 bis 80 m² Grundfläche. In Luftkanälen oder Kabelböden befindliche Brandmelder müssen durch Revisionsöffnungen zugänglich sein.

-

Ionisationsrauchmelder sprechen bereits in einem sehr frühen Brandstadium auf Verbrennungsgase an (Frühwarnanlage). Sie werden daher am häufigsten eingesetzt, unter anderem zur Überwachung von Rettungswegen (Flure, Treppenräume). Ungeeignet sind sie bei extrem hohen oder niedrigen Temperaturen (> +50 °C,  5–10 m/s) und erheblichen Erschütterungen. In solchen Fällen kommen Melder in Betracht, die auf optische oder akustische Impulse oder auf Wärme reagieren. Optische Rauchmelder (meist Streulichtmelder) registrieren, etwas später als Ionisationsmelder, sichtbaren Rauch. Sie reagieren auch auf Brandrauch bestimmter Stoffe (PVC-Kabelisolierungen), auf die Ionisationsrauchmelder nicht immer zuverlässig ansprechen, und werden daher oft mit letzteren kombiniert. Flammenmelder sprechen auf Flackerfrequenzen von Flammen an, erkennen den Brand jedoch erst, wenn offene Flammen vorhanden sind. Sie werden meist in Kombination mit Rauchmeldern eingesetzt. Thermomaximal-Melder (Schmelzlotmelder) können auf eine bestimmte Auslösetemperatur eingestellt werden, meist 70 °C, d. h. etwa 50 K über der raumspezifischen Lufttemperatur. In bestimmten Fertigungsstätten kann sie weit über 70 °C liegen, aber auch darunter, z. B. in Kühlräumen. Thermomaximal-Melder lösen kaum Fehlalarme aus, reagieren aber relativ träge. Eine Kombination mit Rauch- oder Flammenmeldern ist üblich. Streng genommen fallen auch Sprinkleranlagen unter die Rubrik der bei Maximaltemperaturen ansprechenden Brandmelder. Thermodifferential-Melder reagieren auf Temperaturanstieg innerhalb eines bestimmten Zeitraumes (z. B. 10 K/min. über mindestens 2 min. oder 1 K/min. über mindestens 30 min.). Sie sind besonders geeignet für Räume, deren Lufttemperatur erheblich schwankt: z. B. betrieblich bedingt (Werkstätten/Nutzungszeiten) oder durch Witterung und Jahreszeit beeinflusst (unbeheizte Lagerhallen). Thermodifferential-Melder werden i. d. R. mit Thermomaximal-Meldern kombiniert. 3D- und 4D-Brandmelder vereinigen in sich mehrere Sensorprinzipien und sind für Brände unterschiedlicher Entwicklung von Rauch, Flammen und Temperatur geeignet. (Holz, Kunststoffe, Flüssigkeiten). Ihre Fehlalarmrate geht beinahe gegen Null.

-

Ein 3D- bzw. 4D-Melder wertet die Messergebnisse selbst aus (dezentrale Intelligenz) und entscheidet sich für einen Brand­ alarm, wenn er seiner Sache sicher ist, ohne Einschaltung einer Brandmeldezentrale. Bei einer Nutzungsänderung der so überwachten Räume ist eine Änderung der Brandmeldeanlage meist nicht erforderlich.

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1

Kapitel 6 • Elektrotechnik

VdS A

3

G 123456

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Klasse

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.. Abb. 6.156  VdS-anerkannte Anlageteile von Gefahrenmeldeanlagen müssen außen wie oben dargestellt gekennzeichnet sein

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zz Nichtautomatische Brandmelder

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Nichtautomatische Brandmelder in Form von rot gekennzeichneten Druckknopfmeldern unter Glas, ggf. in jedem Geschoss im Treppenraumbereich bzw. an Fluchtwegen installiert, ergänzen automatische Meldeanlagen. Dort, wo aufgrund einer größeren Personenzahl anzunehmen ist, dass ein entstehender Brand frühzeitig entdeckt wird, kann ggf. auf automatische Brandmelder verzichtet werden, z. B. in Versammlungsstätten. zz Brandmeldezentralen

Brandmeldezentralen (technische Komponenten in einem Gehäuse) nehmen Stör- und Alarmmeldungen entgegen und veranlassen Brandschutzvorkehrungen wie beispielsweise: den Verschluss von Feuerschutztüren oder Brandklappen in Luftkanälen, die Ansteuerung von Sprinkleranlagen, Notstrom- und Druckerhöhungsanlagen.

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Die Zentrale befindet sich üblicherweise beim Pförtner oder einer anderen Kontrollinstanz. Von hier aus wird entweder die Feuerwehr von der Kontrollinstanz angerufen oder aber die Zentrale meldet einen Brand direkt der Feuerwehr. Für die anrückende Feuerwehr sind Feuerwehreinsatzpläne vorzuhalten. Die Stromversorgung muss bei Netzausfall für 72 Stunden durch wartungsfreie Batterien sichergestellt sein. Wenn Leitungen von Brandmeldeanlagen gemeinsam mit anderen Leitungen verlegt werden, sind sie an den Klemmen, Abzweigdosen und am Verteiler rot zu kennzeichnen. Einzelheiten von Brandmeldeanlagen sollten mit der örtlichen Brandschutzbehörde, der VdS Schadenverhütung oder einem von der VdS zugelassenen Errichter abgestimmt werden. zz Einbruchmeldeanlagen (EMA)

Automatische EMA lassen sich, unabhängig von ihrem technischen Aufbau, in vier Gruppen einteilen: Überwachung des Freigeländes (Perimeterüberwachung), Überwachung der Gebäudeaußenhaut (Wände, Fenster, Türen), Überwachung von Innenräumen, Überwachung von Gegenständen.

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Detektionszone

VdS-Anerkennungs-Nr.

15-30

2

ca. 1,50 .. Abb. 6.157  HF-Meldekabelsystem. Unterirdisch parallel verlegte Sendeund Empfangskabel erzeugen ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld. Jedes Eindringen in diesen Bereich wird registriert und rechnergestützt daraufhin überprüft, ob ein Mensch die Störung verursacht hat oder eine andere Störursache (kleinere Tiere, Witterungseinflüsse o. ä.) vorliegt. Die Fehlalarmquote ist gering, die Wahrscheinlichkeit einer Entdeckung minimal. An die Topographie passt sich die Anlage flexibel an. Eine Kombination mit Fernsehüberwachung ist möglich. Zu Elektroleitungen und zu parallel verlaufenden metallischen Rohrleitungen und Zäunen sollten 1,5–2 m Abstand eingehalten werden

Nach dem Sicherheitsgrad werden Einbruchmeldeanlagen gem. DIN VDE 0833-3 und DIN EN 50 131-1 in vier Stufen aufgeteilt: Einbruchmeldeanlagen Grad 1, niedriger Sicherheitsgrad, Einbruchmeldeanlagen Grad 2, niedriger bis mittlerer Sicherheitsgrad, Einbruchmeldeanlagen Grad 3, mittlerer bis hoher Sicherheitsgrad, Einbruchmeldeanlagen Grad 4, hoher Sicherheitsgrad.

--

zz Freigeländeüberwachung

Perimetersysteme überwachen zu schützende Areale bereits an ihrer Peripherie. Meldervarianten: Zäune mit zug- und druckempfindlichen Sensoren, im Erdboden verlegte, ein elektromagnetisches Feld aufbauende HF-Kabelpaare (. Abb. 6.157), Infrarot-, Ultraschall- oder Mikrowellenschranken. Da Freilandüberwachungssysteme relativ kostenaufwendig sind, kommen sie vorwiegend für höchste Sicherheitsanforderungen in Betracht, z. B. für Kernkraftobjekte, Forschungsinstitute oder militärische Anlagen. Im Freien angeordnete Passiv-Infrarotbewegungsmelder (siehe auch . Abb. 6.164) in Verbindung mit Außenbeleuchtungen sind nicht den Einbruchmeldeanlagen zuzurechnen, da die hierfür vorgeschriebene Sabotagesicherheit fehlt. Sie werden hier aufgeführt, weil sie einen prophylaktischen Schutz durch Abschreckung bewirken können. Sie dürfen auf keinen Fall an eine EMA angeschaltet werden. Bei Annäherung während der Dunkelheit schalten die angeschlossenen Lichtquellen für einen vorher eingestellten Zeitraum ein, ggf. auch pulsierend. Video-Ka-

547 6.2  •  Fernmelde- und Informationstechnik

Reed-Kontakt

B

Magnet

A

A

B

Geschlossen

Reed-Kontakt Geöffnet

.. Abb. 6.158  Elektromechanische Kontakte (Reed-Kontakte) überwachen den geschlossenen Zustand von Fenster- und Torflügeln. Der am beweglichen Teil (Flügel) befestigte Permanentmagnet bewirkt, dass bei geschlossenem Fenster (A) im gegenüberliegenden Element, bestehend aus zwei in einem Glasröhrchen eingeschmolzenen ferromagnetischen Zungen, der Kontakt geschlossen ist. Beim Öffnen des Flügels (B) entfällt das Magnetfeld, so dass die Zungen abheben, den Stromfluss unterbrechen und damit in der Zentrale Alarm auslösen. Meist werden zum Ausgleich von Höhenunterschieden zwischen Flügel und Rahmen Distanzelemente erforderlich. Maximalabstand: 20 mm. Am Rahmen sollte unter Berücksichtigung der Beschläge genügend Breite zur Verfügung stehen. Bandseitig können die Kontakte i. d. R. nicht angeordnet werden, da sie sich nicht öffnen würden und zudem der sich drehende Flügel die Kontakte abdrücken würde

.. Abb. 6.159  Die etwa streichholzschachtelgroßen passiven Glasbruchmelder werden auf die Scheibeninnenseite geklebt. Sie reagieren auf das beim Bersten von Glas entstehende Schallspektrum hoher Frequenzen. Der Überwachungsradius der Sensoren kann mit 1,5 m angenommen werden. Der Abstand zum Rahmen muss mind. 2 cm betragen. Bei zu öffnenden Flügeln ist das flexible Anschlusskabel bandseitig zu verlegen

gen Öffnen und Durchbruch. Elektronische Einbruchmeldeanlagen, wie hier beschrieben, können mechanische Sicherheitsmaßnahmen (Sicherheitsbeschläge, Vergitterungen, angriffshemmende Verglasungen, Rollladensicherungen usw.) nicht ersetzen, da sie Eindringversuche zwar melden, aber nicht verhindern können. Über die Möglichkeiten eines mechanischen Grundschutzes, z. B. von Fenstern und Türen, informieren kostenlos die kriminalpolizeilichen Beratungsstellen und die vom VdS zugelassenen Errichter. zz Überwachung von Fenstern und Türen

meras können ebenfalls angeschlossen werden. Passiv-Infrarotmelder reagieren auf Wärmestrahlung, die sich im Erfassungsbereich verändert. Da auch heftig vom Wind bewegte Bäume und Sträucher oder Witterungseinflüsse den Sensor beeinflussen können, sollten nur hochwertige Melder verwendet werden, die in der Lage sind, Fehlschaltungen auf ein Minimum zu reduzieren oder auszuschließen. Der Sensor ist an einer festen Wand in etwa 2,5 m Höhe anzubringen, geschützt vor Regen, starkem Wind und direkter Sonneneinstrahlung. Die Einschaltdauer angeschlossener Lichtquellen (etwa 15 s bis 15 min) ist auf der Unterseite des Sensors einstellbar, ebenfalls die von einem Dämmerungsschalter gesteuerten, von der Helligkeit abhängigen Ein- und Ausschaltzeitpunkte. Reichweite: Frontal ca. 16 m, seitlich ca. 6 m. Erfassungswinkel: einstellbar bis 220°. Mindestabstand zwischen Sensor und geschalteter Beleuchtung: 1,5 m. zz Überwachung der Außenhaut

Zu überwachen sind alle von außen her angreifbaren Schwachstellen eines Objektes (z. B. Fenster oder Türen) ge-

Magnetkontakte (Reed-Kontakte) sind Öffnungs- und Abhebemelder mit relativ einfachem Aufbau (. Abb. 6.158). Sie überwachen Fenster, Türen, Rollläden und Rolltore in geschlossenem Zustand auf Öffnen, aber auch Gegenstände wie beispielsweise Plastiken auf Abheben. Magnetkontakte bestehen aus zwei etwa 10 cm langen stabförmigen Teilen, die gegenüber am beweglichen und festen Teil (Flügel- und Blend­rahmen) angeordnet werden. Ein Dauermagnet am beweglichen Teil bewirkt am gegenüberliegenden Teil einen Kontakt zweier Metallzungen. Durch diese fließt ständig ein sog. Ruhestrom. Beim Öffnen des Flügels geraten die Kontaktzungen außerhalb des Magnetfeldes und heben ab, was eine Stromunterbrechung bewirkt und in der Zentrale Alarm auslöst. Kontakte mehrerer Fenster können auf einer gemeinsamen Meldelinie angeschlossen werden. Der Kontaktteil ist stets am feststehenden Teil (Rahmen), der Magnetteil am beweglichen (Flügel) zu befestigen. Dabei ist nichtferromagnetisches Befestigungsmaterial zu verwenden. Sabotagesichere Magnetkontakte sind mit einem zweiten Kontakt ausgestattet, der bei ei-

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1

Kapitel 6 • Elektrotechnik

50 1,

50 1,

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. ca

P

ca. 3,5 0m

max. 4 m

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0m 3,5

4 0 4,0

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mind. 0,40 m

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A

8

.. Abb. 6.160  Glasbruchmelder werden auf der Scheibeninnenseite aufgeklebt. Passive Glasbruchmelder eignen sich nur für Doppelverglasungen (Isolierglas, Doppelfenster) und haben einen geringen Überwachungsradius. Für Strukturglas, Verbundglas und Glas mit Drahteinlage kommen sie nicht in Betracht. Aktive Glasbruchmelder setzen die Scheiben in unmerkliche Schwingungen und überprüfen ständig die Resonanz. Sie sind für alle Glassorten geeignet. Der einzuhaltende Radius des Wirkungsbereiches ist relativ groß

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nem Manipulierversuch mit einem Fremdmagneten aktiviert wird und Alarm auslöst. Rundriegelkontakte in kleiner Bauform (∅ ca. 8 mm/30 mm) können verdeckt in den Fälzen angeordnet werden, um sie der Sicht zu entziehen. Die Aussparungen müssen gegenüberliegend senkrecht aufeinander treffen. Bei Anlagen der VdS-Klassen B und C sind zur Verschlussüberwachung in Fenster z. B. Aufdruckbolzen einzubauen, die unverriegelte Fensterflügel aufdrücken. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass z. B. geschlossene Fenster unverriegelt bleiben. Für Türen sind Aufdruckbolzen ungeeignet, da die Falle ein Aufdrücken des Türflügels verhindern würde. Daher wird für Türen eine Verriegelungskontrolle durch Schließblechkontakte (Riegelschaltkontakte) vorgesehen. Ein Schließblechkontakt (Riegelschaltkontakt) zur Kontrolle der Riegelstellung sitzt in der Schließblechkammer und stellt bei ausgefahrenem Riegel einen Kontakt her, dient also der Verschlussüberwachung. Im Gegensatz zu Magnetkontakten, die nur den geschlossenen Zustand eines Flügels überwachen, kontrollieren sie, ob der Schließmechanismus einer Tür verriegelt ist. Sonderformen sind Bodenriegelkontakte für Ganzglastüren, deren Schlösser nach unten schließen. Glasbruchmelder werden i. d. R. auf die Innenseite der zu überwachenden Glasscheibe geklebt (. Abb. 6.159 und 6.160). Sie reagieren akustisch auf Frequenzen, wie sie beim Brechen von Glasscheiben entstehen. Bei Sprossenfenstern ist jede Scheibe einzeln zu sichern. Passive Glasbruchmelder dürfen nur innen auf Doppelverglasungen (Isolierglas, Doppelfenster o. ä.) installiert werden, außerhalb des Handbereiches auch auf Einscheibenverglasungen. Melderseitig muss die Verglasung plan sein. Für Verbundsicherheitsglas, Strukturglas und Glas mit

.. Abb. 6.161  Ein akustischer Glasbruchmelder überwacht mehrere Scheiben und eignet sich daher auch für durch Sprossen, Kämpfer, Flügelhölzer usw. unterteilte Fenster, aber auch für Dachfenster und Oberlichter. Montagemöglichkeiten: an der Wand oder an der Decke. Maximaler Abstand zu den überwachten Glasflächen: etwa 3,5 m

Anschlussfahne

Alarmschleife

Rahmenüberdeckung Anschluss Drehkippfenster .. Abb. 6.162  Alarmverglasung. Links: Alarmglas aus Verbundsicherheitsglas mit Alarmdrahteinlage. An der Anschlussstelle ist ein ausreichend großer Kabelbogen vorzusehen, um das Öffnen des Flügels zu ermöglichen. Rechts: Alarmglas mit Alarmschleife. Die Verglasung besteht aus innen angeordnetem Verbundsicherheitsglas mit außen befindlichem Einscheibensicherheitsglas. In einer oberen Ecke der äußeren Scheibe ist eine Alarmschleife eingebrannt. Sie steht unter Ruhestrom. Bei Zerstörung des außen befindlichen Einscheibensicherheitsglases zerfällt dieses in kleine Krümel. Dabei wird der Stromkreis der Alarmschleife unterbrochen und Alarm ausgelöst. Auch eine Verwendung von durchschusshemmendem Glas auf der Innenseite ist möglich

Drahteinlage sind passive Glasbruchmelder ungeeignet. Sie haben etwa Streichholzschachtelgröße. Der Überwachungsradius ist auf etwa 1,5 m begrenzt, unabhängig von der Glasdicke. Auf gegen die Scheibe fliegende Vögel oder Klopfen reagiert ein passiver Glasbruchmelder nicht. Aktive Glasbruchmelder überprüfen ständig die zu überwachende Glasfläche hinsichtlich 2 Kriterien: Glasbruch-Frequenzauswertung wie beim passiven System. Glasveränderungsauswertung. Die Glasfläche wird ununterbrochen in kurzen zeitlichen Abständen in Schwingungen versetzt und die Reflexion der Schwingungen mit den Daten der ungestörten Scheibe verglichen.

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549 6.2  •  Fernmelde- und Informationstechnik

Nur wenn beide Alarmkriterien erfüllt sind, erfolgt über das Relais eine Alarmmeldung. Hierdurch wird eine weitgehende Störsicherheit erreicht. Aktive Glasbruchmelder sind für alle Glasarten geeignet, teilweise auch für Verbundglas. Größter Überwachungsradius: etwa 4 m; größte überwachte Fläche: etwa 50 m². Abstand zum Rahmen mind. 5 cm. Akustische Glasbruchmelder können mehrere Fenster bzw. Scheiben kontrollieren, auch Fenster, die auf herkömmliche Weise nur mit größerem Aufwand auf Glasbruch zu überwachen sind, wie Fenster mit Sprossen oder anderen Unterteilungen, Dachfenster, Oberlichter und Schiebefenster (. Abb. 6.161). Der Detektor reagiert auf die Klirrfrequenzen, die beim Bruch des Glases sowie beim Auftreffen der Splitter auf dem Boden erzeugt werden, wie auch auf Druckänderung im Raum. Üblicherweise werden akustische Glasbruchmelder zwischen Fenstern montiert, aber auch eine Deckenmontage ist möglich, sofern der Abstand zur Glasfläche 3,5 m nicht überschreitet. Gegenüber Ultraschallquellen darf ein Melder nicht installiert werden. Sicherheitsverbundglas und drahtverstärkte Gläser sind für eine Überwachung durch Glasbruch-Ferndetektoren ungeeignet. Abmessungen: etwa 7 × 10 × 4 cm. Akustische Glasbruchmelder sind noch relativ neu auf dem Markt und daher noch wenig erprobt. (Nur für VdS-Klassen A und B zugelassen). Alarmgläser, die so konzipiert sind, dass bei ihrem Bruch ein Alarmsignal ausgelöst wird, gibt es in zwei Varianten (. Abb. 6.162). Alarmglas mit Alarmdrahteinlage besteht aus Verbundsicherheitsglas. In einer der Folienschichten zwischen den Scheiben ist mäanderförmig über die Fläche verteilt ein Feinsilberdraht eingelegt. Der Fadenabstand beträgt 2–10 cm. Die Enden sind durch Zuleitungen mit dem Leitungsnetz der Anlage verbunden. Bei Fenstern mit zu öffnenden Flügeln sind ausreichend lange Zuleitungsschleifen vorzusehen. Verbundsicherheitsglas bietet zusätzlich bei einem Angriff einen hohen mechanischen Widerstand. Bei Überbelastung (Stoß, Schlag, Beschuss) bricht das Glas zwar an, aber die Bruchstücke haften fest an der bzw. den Folienschichten zwischen den Scheiben. Alarmglas mit Alarmschleife (Alarmspinne) kommt ohne Drahteinlage aus. Es besteht aus Verbundsicherheitsglas mit einer außen angeordneten Scheibe aus Einscheiben-Sicherheitsglas. Dieses vorgespannte Glas (z. B. Sekurit) zerfällt bei gewaltsamer Zerstörung in kleine Krümel. In einer oberen Ecke dieses Einscheiben-Sicherheitsglases befindet sich eine ins Glas eingebrannte, elektrisch leitende Drahteinlage (Alarmschleife). Zerbricht das Einscheiben-Sicherheitsglas in seine charakteristische Krümelstruktur, wird die Drahtschleife stromlos und löst Alarm aus. Die innen angeordnete Scheibe aus Verbundsicherheitsglas leistet dem Angriff Widerstand. Bei Transport, Lagerung und Montage dürfen Alarmscheiben auf keinen Fall auf die Anschlussstelle gestellt werden. Die Einbettung in die Fälze unterliegt besonderen Anforderungen (Rückfrage beim Einrichter). Überwachungsfolien in Streifen von 6–10 mm Breite, die auf die zu überwachenden Teile aufgeklebt werden, können als Strompfad, z. B. innen unter Licht-

Blockschloss .. Abb. 6.163  Bewegungsmelder und Sicherung der Haustür (Blockschloss, siehe . Abb. 6.169) gehören zu den ersten Maßnahmen einer Einbruchmeldeanlage. Eine Außenhautsicherung kommt, da kostenintensiver (Leitungsverlegung), erst als nächste Sicherungsstufe in Betracht. Bewegungsmelder müssen fest und erschütterungsfrei so montiert werden, dass sie ein freies „Sichtfeld“ über den zu überwachenden Bereich haben. Einrichtungsgegenstände können zu Abschattungen und damit zu einer Einschränkung des Überwachungsbereiches führen. Gegebenenfalls müssen mehrere Melder mit sich überlappenden Überwachungsbereichen installiert werden. Fenster dürfen sich nicht im überwachten Bereich befinden, allenfalls oberhalb der Wahrnehmungszone. (Links ein hochliegendes Fenster)

kuppeln geklebt, eine Überwachungsfunktion übernehmen. Fadenzugkontaktmelder bestehen aus dünnen Drahtverspannungen, die bei Auslenken oder Reißen eines Drahtes Alarm auslösen. Sie werden z. B. außerhalb des Handbereiches, unter Lichtkuppeln oder innerhalb von Lüftungsschächten, Kabelkanälen, Luftkanälen u. ä. eingesetzt. Max. zulässige Drahtlänge gem. VdS-Bestimmungen: 3 m. zz Überwachung von Wänden Durchbruchmelder  in Form von Alarmdrahttapeten bestehen

aus parallel laufenden Kupferdrähten innerhalb zweier Schichten aus bituminiertem PE-beschichtetem Papier. Die bei einem Mauerdurchbruch reißenden Drähte bewirken Alarmauslösung. Anlagen dieser Art sind relativ fehlalarmsicher. Ähnlich wirken Überwachungsfolien in Form von 6–10 mm breiten Metallstreifen, die unter Tapeten anzuordnen sind und z. B. Leichtwände überwachen können. Körperschallmelder sprechen speziell auf Frequenzen an, die bei Angriffen auf Massivwände mittels Bohrer, Meißel, Trennscheibe oder Sauerstofflanze entstehen. Die Auswerteelektronik berücksichtigt dabei auch Dauer und Intensität. Körperschallmelder werden bevorzugt zur Überwachung von Tresorräumen in Banken eingesetzt. Gegenüber Alarmdrahttapeten bieten sie den Vorzug, bereits zu Beginn eines Einbruchversuches anzusprechen und so alarmierten Interventionskräften Gelegenheit zu geben, bis zum Durchbruch einer mechanisch stabilen Wand am Ort des Geschehens einzutreffen (hoher Widerstandszeitwert). Werden durch Körperschallmelder überwachte Räume durch Umwelteinflüsse (Fahrzeuge, Lüftungsanlagen, U-Bahnen) beeinflusst, muss die Sensibilität der Melder reduziert werden.

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Kapitel 6 • Elektrotechnik

90°

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80°

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90° .. Abb. 6.164  Infrarot-Bewegungsmelder. Der Wärmestrahlen wahrnehmende Sensor soll nur wärmeabstrahlende Objekte registrieren, die sich bewegen. Daher wird der Überwachungsbereich auf streifenförmige Zonen reduziert. Durchschreitet ein Mensch diese Wahrnehmungszonen, bewirken die thermischen Veränderungen innerhalb eines kurzen Zeitraumes, dass die Auswertungselektronik Alarm auslöst. Falschmeldungen durch Haustiere, wärmebedingte Luftturbulenzen, direkte oder reflektierte Einstrahlungen sind nicht ganz auszuschließen

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Flächen, die von außen für jedermann zugänglich sind, dürfen aufgrund der Gefahr von Falschmeldungen gem. VdS nicht mit Körperschallmeldern überwacht werden.

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zz Innenraumüberwachung

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12 m

10 m

8m

6m

2m

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4m

10°

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Zur Überwachung von Innenräumen eignen sich Bewegungsmelder, Lichtschranken und Kontaktmatten. Sie können eine Außenhautüberwachung ergänzen oder ersetzen. Die Abwesenheit der Raumnutzer ist Voraussetzung. Die vielen im Handel erhältlichen Anlagen weisen große Qualitätsunterschiede auf. Zu empfehlen sind die vom VdS geprüften und anerkannten Raumüberwachungsgeräte. Bewegungsmelder unterscheiden sich durch die Anwendung unterschiedlicher physikalischer Wellenbereiche: Infrarotstrahlen, Ultraschall und Mikrowellen (Radarwellen). Passive Infrarot-Bewegungsmelder enthalten einen Sensor, der auf Wärmestrahlung anspricht, wie sie jedes Lebewesen abstrahlt. Ein Sender ist nicht erforderlich. Erfasst wird die Strahlungsintensität erwärmter Körper. Alarmrelevant sind jedoch nur Änderungen der Strahlungsintensität, wie sie beim Betreten des Überwachungsbereiches auftreten. Das Infrarotbild des zu überwachenden Raumes wird fächerförmig in empfindliche und nicht empfindliche Zonen (Streifen) aufgeteilt. Bewegt

80°

70°

.. Abb. 6.165  Ultraschallmelder haben eine begrenzte, einstellbare Reichweite. Sie sind anfällig gegenüber Fremdschwingungen der Luft im Ultraschallbereich. Als Dualmelder mit Infrarotsensoren kombiniert, bieten sie eine erhöhte Fehlalarmsicherheit

sich ein Körperwärme abstrahlendes Objekt im Raum, ändern sich Temperaturen von Zone zu Zone in kurzen Zeitabständen. Bei Überschreiten vorgegebener Schwellenwerte löst der Melder Alarm aus. Tiere dürfen sich daher nicht im überwachten Bereich aufhalten. Zu vermeiden ist auch eine Anstrahlung des Melders. Auch sollten die Melder nicht auf reflektierende Gegenstände gerichtet sein, um nicht Fehlalarme zu provozieren. Zudem sind wärmebedingte Luftturbulenzen durch Ventilatoren, Einund Austrittsöffnungen von Lüftungsanlagen oder Elektrospeicherheizgeräten in Meldernähe zu vermeiden. In Räumen mit Fußbodenheizung können ebenfalls Probleme auftreten. Einige der vorgenannten Fehlalarmkriterien werden ausgeschaltet, wenn der Melder in der oberen Raumecke einer Außenwand mit Neigung nach unten angeordnet wird. IR-Bewegungsmelder dürfen nicht auf Außenfenster und Außentüren ausgerichtet werden. Unempfindlich sind die Melder gegenüber langsam wirkenden Temperatureinflüssen und Schall. Durch das Passiv-Verhalten (keine Ausstrahlung von Wellen, nur Empfang) können mehrere Melder ohne gegenseitige Beeinflussung in ein und demselben Raum installiert werden. Es gibt Melder sowohl für breitflächige Überwachung (bis 220° Erfassungsbereich) als auch für schmale langgestreckte Überwachungsschneisen. Nach dem Infrarotprinzip arbeiten auch sog. Vorhangmelder, die einen Raum wie ein Vorhang in 2 Zonen teilen. Die (max. 5 × 5 m große) von Wand zu Wand und

551 6.2  •  Fernmelde- und Informationstechnik

Magnetteil Kontaktteil

.. Abb. 6.166  Sicherung eines Objekts mittels Magnetkontakt (siehe auch . Abb. 6.158). Die Position des Objekts muss exakt, z. B. durch Stifte, festgelegt sein

von Boden zu Decke gehende Überwachungsfläche kann nicht durchschritten werden, ohne Alarm auszulösen. UltraschallBewegungsmelder bestehen nicht nur aus einem (passiven) Sensor, sondern senden (aktiv) und empfangen akustische Wellen im unhörbaren Bereich (. Abb. 6.165). Sender und Empfänger befinden sich meist im selben Gehäuse. Bewegungen im dreidimensionalen ovalen Erfassungsbereich werden nach dem Prinzip des Dopplereffektes identifiziert: Bewegt sich ein Objekt z. B. auf den Empfänger zu, reflektiert es pro Zeiteinheit mehr Schallwellen als im Stand, d. h. die Frequenz erhöht sich. (Analogie: eine Straßenbahnklingel klingt bei Annäherung heller, beim sich entfernenden Fahrzeug dunkler. Die zunächst höhere Frequenz geht in eine tiefere über.) Fremdschwingungen der Luft im Ultraschallbereich können Fehlalarm auslösen: Luftturbulenzen, Klingelgeräusche, Düsenjäger, Thermostatventile, Druckluftgeräte, aber auch pendelnde Bewegungen z. B. von Schildern oder Leuchten. Wegen ihrer Störanfälligkeit werden Ultraschall-Bewegungsmelder fast nur noch mit Infrarot-Bewegungsmeldern gekoppelt. Dual-Bewegungsmelder  bestehen aus einer Kombination aus

Infrarot-, Ultraschall- oder Mikrowellen-Bewegungsmeldern. Sie schränken die Möglichkeiten von Fehlalarmen stark ein. Ortet eines der beiden Systeme ein Alarmkriterium, überprüft das zweite die Situation. Nur bei übereinstimmender Alarmrelevanz geht das Signal an die Zentrale. Mikrowellen-Bewegungsmelder (Radarmelder) arbeiten nach dem gleichen Prinzip wie die zuvor beschriebenen Ultraschall-Bewegungsmelder. An die Stelle der Schallwellen treten elektromagnetische Wellen hoher Frequenz. Sie durchdringen nichtmetallisches Material. Die Melder müssen daher so montiert werden, dass Bewegungen hinter dünnen Wänden, Holz oder Glasflächen keinen unbeabsichtigten Alarm auslösen (Straßenverkehr, Aufzüge, Abwasserrohre). In Innenräumen werden Mikrowellen-Bewegungsmelder daher selten eingesetzt. Eine absolute Begrenzung des überwachten Raumes ist nur gegeben, wenn dieser die Eigenschaft eines Faradayschen Käfigs aufweist, so dass keine Wellen nach außen dringen können bzw. von außen empfangen werden. Gegenüber thermischen und

akustischen Störquellen sind Mikrowellen-Bewegungsmelder unempfindlich. Lichtschranken bestehen aus einem Infrarotlicht ausstrahlenden Sender und einem IR-Empfänger, z. B. einem fotoempfindlichen Widerstand. Eine Unterbrechung des nicht sichtbaren IR-Strahls löst Alarm aus. (Bei Aufzugstüren bewirkt das gleiche Prinzip, dass sie bei unterbrochenem Lichtstrahl nicht schließen). Empfänger von Lichtschranken dürfen direkter Sonneneinstrahlung nicht ausgesetzt sein. Die Strahlen lassen sich durch Spiegel mehrfach zu einem Gitter unsichtbarer IR-Strahlen umlenken, das nicht zu durchkriechen oder übersteigen ist. Als Fallenmelder installiert werden Lichtschranken meist in Fluren oder Durchgängen ca. 50–60 cm über dem Boden angebracht, aber auch als Einstiegssicherung hinter Leichtbauwänden, Oberlichten, Fenstern oder Türen. Reichweite bei Innenmontage: 100–150 m. Nicht mittels einer Fremdlichtquelle, z. B. einer Taschenlampe, zu überlisten sind Lichtschranken, die impulsweise zerhackte Strahlung aussenden und identifiziert empfangen. Luftströmungen, Staub und schneller Temperaturwechsel können zu Falschmeldungen führen, ausgelöst beispielsweise durch Heizkörper, Warmluftgebläse oder Elektrospeicherheizung. zz Objektüberwachung

Kleinere wertvolle Objekte wie Kunstgegenstände oder auch Tresore können einen zusätzlichen Schutz erhalten. In Betracht kommen die eingangs erwähnten Magnetkontakte (. Abb. 6.166) und Körperschallmelder (speziell für Panzerschränke). Bildermelder enthalten zug- und schubempfindliche Sensoren, die auf Veränderung einer Last, hier eines Bildes, reagieren. Faseroptische Melder bestehen aus dünnen Glasfaser-Lichtwellenleitern, durch die gepulstes Licht hindurchgeschickt wird. Beschädigungen lösen infolge Verminderung der Lichtleistung einen Alarm aus. Geeignet als Wegnahmesicherung von Gegenständen (z. B. EDV-Geräten), durch die der Leiter hindurchgeführt wird. Max. Länge: ca. 3.000 m. Eine kapazitive Feldüberwachung kommt mit Rücksicht auf die hohen Anlagekosten nur für besonders hochwertige Objekte (Panzerschränke) in Betracht. Der Boden und/oder die angrenzenden Wände müssen mit Blech, Metallfolie oder Drahtgeflecht abgeschirmt werden. Das zu schützende Objekt ist elektrisch isoliert zur Erde aufzustellen. Zwischen dem metallischen Pol des Objektteils und dem umgebenden metallischen Pol wird ein statisches hoch- oder niederfrequentes Wechselfeld erzeugt. Kommt eine Person auch nur in die Nähe des Feldes, werden die Feldverhältnisse verändert und Alarm ausgelöst. Kontaktmattenmelder  werden üblicherweise unter Teppichbe-

lägen angeordnet und melden ein Betreten während des Überwachungszeitraumes. Fehlalarme durch Erschütterungen, Luftturbulenzen oder Temperatureinflüsse lassen sich auf diese relativ einfache Weise ausschließen. Da auch die Überlistungsmöglichkeiten gering sind, bieten Kontaktmattenmelder eine hohe Überwachungsqualität.

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552

Kapitel 6 • Elektrotechnik

1 2

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3

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.. Abb. 6.167  Fußkontaktschienen ermöglichen eine unbeobachtete Alarmauslösung, z. B. an Bankschaltern, durch Anheben der Fußspitze

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zz Überfallmelder

1 Kontaktmelder 2 Blockschloss 3 Überfalltaster

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Überfallmelder in Form von Druckknopfmeldern ermöglichen im Falle einer akuten Gefahr die manuelle Auslösung eines stillen oder externen Alarmes (Sirenen und Blinkleuchte). Für betriebsfremde Personen sollten sie nicht als solche erkennbar sein (z. B. in Kassenräumen, vergl. . Abb. 6.167). Fußkontaktschienen können ohne verdächtige Bewegung durch Anheben der Fußspitze betätigt werden. Überfallmelder sollten zwar verdeckt, aber so angeordnet werden, dass kein unbeabsichtigtes Auslösen z. B. bei Reinigungsarbeiten erfolgt. In Wohnungen werden Überfallmelder vornehmlich im Schlafraum oder Eingangsbereich angeordnet.

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zz Übertragungswege

zz Schalteinrichtungen

Zwischen Melder und Zentrale sind Leitungsverbindungen vorzusehen, sofern die Übertragung nicht über Funk erfolgt. Leitungen von Gefahrenmeldeanlagen sind so zu installieren, dass ein unbefugtes oder unbeabsichtigtes Außerbetriebsetzen erschwert wird. Die Absicherung der Meldelinien erfolgt i. d. R. nach dem Ruhestromprinzip: sie sind ständig von Strom durchflossen. Unterbrechungen oder Veränderungen registriert die Zentrale sofort. Eine wechselnde Modulation des Stroms kann die Sabotagesicherheit noch erhöhen. Besondere Sabotagemeldelinien überwachen wiederum die Meldelinien, um sie gegen Angriff und Beschädigung zu sichern. Die Sabotagemeldelinien werden mit den Ruhestromleitungen in einer gemeinsamen Umhüllung als eine Leitung geführt. Auf diese Weise überwacht sich das System selbst. Die Leitungen sind möglichst in Leerrohren zu verlegen. Leerrohrnetze anderer Schwachstromeinrichtungen sollten nicht in Anspruch genommen werden. Zu Leitungen des  230/400 V-Stromnetzes sollen die Meldelinien mind. 30 cm Abstand einhalten, in bestimmten Fällen können noch größere Abstände erforderlich sein. Kabel werden in sog. Lötdosen miteinander verlötet. Klemmverbindungen, wie sonst in der Elektrotechnik üblich, genügen den Sicherheitsanforderungen nicht. Eine Aufteilung von Überwachungsbereichen auf möglichst viele Meldegruppen erhöht zwar den Investitionsaufwand, erleichtert aber eine rasche und eindeutige Lokalisierung einlaufender Meldungen und ist zudem wartungsfreundlicher. Der Kostenaufwand für Leitungsnetze

Schalteinrichtungen schalten Einbruchmeldeanlagen durch manuelle Schaltungen beim Verlassen und Betreten des überwachten Objekts scharf bzw. unscharf. Bei einfachen Anlagen oder einem zentralen Bedienteil erfolgt das Scharfschalten am Zentralgerät mittels Schlüssel und ggf. Tastatur, bei Wohngebäuden z. B. vor dem Schlafengehen. Werden die überwachten Räume verlassen, muss innerhalb einer einstellbaren Verzögerungszeit (etwa 20 Sekunden bis mehrere Minuten) die gesicherte Außentür geschlossen sein. Nach Ablauf der Alarmverzögerungszeit ist die Anlage scharf. Werden im scharfgeschalteten Zustand die überwachten Räume betreten, speichert die Zentrale den Alarm. Innerhalb eines vorgegebenen Verzögerungszeitraumes ist der Alarm mittels Schlüsselschalter am Zentralgerät zu stoppen. Erfolgt keine Unscharfschaltung, wird nach der Verzögerungszeit automatisch extern optisch und akustisch, im Regelfall auch über ein Telefonwählgerät Alarm ausgelöst. Letzteres ruft automatisch über das Telefonnetz Hilfe herbei. Scharfschalteinrichtungen am Zentralgerät (Anwesenheitssicherung), wie hier beschrieben, findet man i. A. nur bei kleineren Anlagen. Bei „zwangsläufigem“ Scharf-/Unscharfschalten erfolgt das Scharf- und Unscharfstellen an einer Außentür beim Verlassen bzw. Betreten des gesicherten Gebäudes. An der Außentür ist zusätzlich zum normalen Türschloss eine Schalteinrichtung, i. d. R. ein Blockschloss erforderlich. Blockschlösser enthalten in Verbindung mit einer mechanischen Verschlusseinrichtung eine elektronische

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.. Abb. 6.168  Die Leitungen von Einbruch- und ÜberfallmeldeanIagen erhalten ein eigenes Leerrohrnetz und sind nach Möglichkeit nicht in der gleichen horizontalen Installationstrasse wie die 230/400 V-Leitungen zu verlegen (vgl. . Abb. 6.21). Es bietet sich an, die Starkstromleitungen in der unteren und die Schwachstromleitungen in der oberen Trasse anzuordnen. Kreuzungen sind unvermeidlich, Parallelführungen zu minimieren. Eine Abstimmung zwischen Elektroinstallateur und Einrichter der GMA sollte angestrebt werden

ist annähernd so groß wie für die übrigen Anlageteile. Daher ist es empfehlenswert, GMA bei Neubauten frühzeitig planerisch zu berücksichtigen.

553 6.2  •  Fernmelde- und Informationstechnik

Riegel

Schließriegelantrieb durch Schlüsseldrehung (nur von außen)

Steuerleitung Blockiermagnet

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Steuerleitung Scharfstellung (Ruhestromprinzip)

.. Abb. 6.169  Funktionsprinzip eines Blockschlosses. Blockschlösser werden in sog. Letzttüren (Türen, durch die ein Sicherheitsbereich verlassen und betreten wird) zusätzlich zum Türschloss eingebaut. Sie haben zwei Funktionen: Zum einen wird durch Abschließen die Einbruchmeldeanlage scharfgeschaltet. Zum anderen verhindert eine elektromechanische Sperre (Blockiermagnet) den Schließvorgang so lange, bis die gesamte Einbruchmeldeanlage betriebsbereit und damit zum Scharfstellen bereit ist. Nachlässigkeiten, wie z. B. offenstehende Fenster, können so mit Sicherheit vermieden werden, ebenso die damit verbundenen Fehlalarme. Als Ergänzung hierzu kann eine sog. „geistige“ Schalteinrichtung wie z. B. ein Tastenfeld mit Zifferncodierung vorgesehen werden, um eine unbefugte Unscharfschaltung zu verhindern

Scharfschalteinrichtung. Scharfschalten und Verschließen der Tür ist nur bei betriebsbereiter Anlage, d. h. geschlossenen Außentüren und Fenstern des Überwachungsbereiches möglich, und zwar nur von außen. Ergänzend kann hierzu (bei Objekten der Klassen 3 und 4) ein Türcodegerät als sog. „geistiger Verschluss“ angeordnet werden. Vor dem Unscharfstellen durch das Blockschloss muss dann eine Zahlenkombination eingegeben werden. Bei falsch eingegebenem Zahlencode erfolgt Alarm. Mit Rücksicht auf evtl. Unachtsamkeiten des befugten Schlüsselinhabers wird der Alarm ggf. erst nach einer bestimmten Anzahl falsch eingegebener Ziffern oder beim zweiten Versuch ausgelöst. Eine Blockschlossvariante gestattet nur einem ausgewählten Personenkreis an bestimmten Tagen zu festgelegten Zeiten den Zugang zum Gebäude bzw. gesicherten Bereich. Dabei wird eine elektronische Codierung der Schlüssel über die Rosette des Schlosses an eine Auswerteeinheit übertragen. Eine Identifizierung des Schließenden wie auch eine Protokollierung des Schließvorganges sind möglich. Der Einbau eines Blockschlosses kann mit einem gewissen konstruktiven Aufwand verbunden sein, da je nach Ausführung vom Blockschloss ausgehend eine Verbindungsleitung quer durch das Türblatt geführt werden muss. Falls die Türkonstruktion ein Blockschloss nicht zulässt, kann zum Scharfschalten ein sog. Kontaktschloss (Zylinderschließvorrichtung in einem kleinen Blechkasten) neben der Tür angeordnet werden (nur bei Klasse 1). Anzeigelämpchen zeigen an, ob Störungen vorliegen, z. B. eine offenstehende Tür in

.. Abb. 6.170  Links: (kleinere) Einbruchmeldezentrale, eingerichtet zum internen Scharfstellen (Anwesenheitssicherung). Je nach Anlageart und -umfang sind Zentralen mit Zustandsanzeigen (scharf/unscharf, ausgelöste Meldergruppe, Störung usw.) ausgestattet. Rechts: Kontaktschloss zum externen Scharfstellen einer Anlage neben einer Außentür anstelle eines Blockschlosses (Abwesenheitssicherung). Anzeigelämpchen signalisieren Störungen (unverschlossene Fenster o. ä.)

Verbindung mit Verschlussüberwachung (Riegelschaltkontakte). Zusätzlich empfohlen wird eine kontaktschlossgesteuerte automatische Türverriegelung, die verhindern soll, dass bei scharfgeschalteter Anlage durch Unachtsamkeit der gesicherte Bereich betreten und damit Alarm ausgelöst wird. Riegelschaltschlösser übernehmen als Türschloss sowohl den mechanischen Schließvorgang (von innen und außen) als auch das elektronische Scharfschließen einer Einbruchmeldeanlage. Im privaten Bereich sind sie eine preisgünstige Alternative zu Blockschlössern. Sie sind, wie auch die Kontaktschlösser, nur für die VdS-Klasse A zugelassen. Denn eine so genannte „Zwangsläufigkeit“ ist nicht gegeben, d. h. ein Scharfschließen ist auch bei nicht betriebsbereiter Anlage infolge Störung möglich, da keine Scharfschaltquittierung erfolgt. Als Türschloss übernimmt ein Riegelschaltschloss sowohl den mechanischen Schließvorgang (von innen und außen) als auch das elektronische Scharfschließen einer Einbruchmeldeanlage. zz Zentralen

Zentralen von Einbruch-Meldeanlagen nehmen eine vergleichende Beurteilung einlaufender Meldungen vor und lösen ggf. Alarm aus. Informationsanzeigen erlauben die Kontrolle einzelner Anlageteile und lokalisieren bei Alarmauslösung den Alarmort. Die elektronischen Bauteile befinden sich in einem Metall- oder Kunststoffgehäuse mit Anzeigen an der Vorderseite, die für Meldungen und Statusanzeigen (z. B. scharf/unscharf) vorgesehen sind, s. . Abb. 6.170. In den Gehäusen der Zentrale befinden sich auch wartungsfreie Batterien mit Ladeteil. Bei Netzausfall übernehmen die Batterien unterbrechungslos die Versorgung der Einbruch- und Überfallmeldeanlagen. Die Gehäuse sind i. d. R. gegen unbemerkte Sabotage überwacht. Gefahrenmeldezentralen sind an mechanisch stabilen

6

554

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Kapitel 6 • Elektrotechnik

(möglichst massiven) Wänden zu befestigen. Die Zentrale sollte sich im Überwachungsbereich eines Einbruchmelders befinden. Zur Versorgung der Anlage mit einer Betriebsspannung von meist 12 V wird das 230 V-Netz herangezogen. Gefahrenmeldeanlagen erhalten einen eigenen Stromkreis, der ggf. besonders zu sichern ist, vergl. . Abb. 6.168.

Rundumblitzleuchte rot

zz Alarmierung

Das Einbruch- und Überfallalarmsystem meldet einen Alarm entweder extern (Sirene, Blinkleuchte, . Abb. 6.171), intern (Signal an Personen innerhalb des überwachten Objektes) oder still als Fernalarm (über das Telefonnetz). Über 90 % aller Alarme privater Einbruchmeldeanlagen sind Fehlalarme, verursacht durch falsche Bedienung oder Versagen bzw. Irritierung der Technik. Die Bereitschaft der Nachbarn und der Polizei, bei Alarm unverzüglich einzugreifen, lässt nach mehreren Fehlalarmen begreiflicherweise nach. Daher wird empfohlen, ausschließlich hochwertige Anlagen zu installieren. Auskünfte erteilen der VdS in Köln, die örtlichen Polizeidienststellen und die vom VdS zugelassenen Einrichterfirmen. Der externe Alarm (örtliche Alarm) hat einen abschreckenden Effekt und soll zudem bei einem Einbruch die Nachbarschaft oder die anonyme Öffentlichkeit aufmerksam machen, die wiederum die Polizei informieren soll. Alarmsignale gehen von Sirenen, Lautsprechern und Signalleuchten aus. Standardbestückung: Zwei von einander getrennte akustische Signalgeber in mind. 3 m Höhe, ergänzt durch einen optischen Signalgeber. Ein Angriff auf einen der Signalgeber setzt die anderen sofort in Funktion. Signalleuchten sind bei Tag weniger wirksam. Abschreckend wirkt bei Nacht auch das Einschalten einer Gebäudeumfeldbeleuchtung und/oder der Innenbeleuchtung. Akustische Signalgeber (elektrische Sirenen bzw. Druckkammerlautsprecher) dürfen max.  3  Minuten aktiv sein. Optische Signale (Blink- oder Blitzleuchten, Außenbeleuchtung) unterliegen keiner zeitlichen Beschränkung und bleiben bis zur manuellen Rückstellung in Betrieb. Sie können hilfeleistenden Personen als Wegweiser dienen. Sichtbare Alarmsirenen können für einen potentiellen Einbrecher ein Hinweis darauf sein, dass sich wertvolle Objekte im Gebäude befinden und anstatt abzuschrecken animierend wirken. Soll eine Alarmanlage von außen nicht erkennbar sein, kommt eine interne oder stille Alarmierung in Betracht. Stiller Alarm, auch als Fernalarm bezeichnet, wird unbemerkt vom Eindringling ausgelöst. Wählgeräte informieren telefonisch vorher einprogrammierte Teilnehmer. Das kann die Nachbarschaft sein oder ein privater Überwachungsdienst (AWUG oder AWAG, siehe weiter unten). Alternative für den Fall, dass bei einer externen Alarmauslösung nicht mit einem Einschreiten von Nachbarn oder Passanten zu rechnen ist, z. B. bei abgelegenen Objekten. Fernsprechzusatzeinrichtungen (Telefonwählgeräte) zur Alarmübertragung leiten Meldungen über das öffentliche Fernsprechnetz weiter. Sie sind für Einbruchmeldeanlagen

Druckkammerlautsprecher

Sirenengehäuse .. Abb. 6.171  Akustischer und optischer Signalgeber, hier geöffnet. Die Signalgeber sind an unzugänglichen Stellen anzuordnen und die Zuleitungen unter Putz oder in Stahlpanzerrohren in überwachten Räumen so zu verlegen, dass sie nicht als solche erkennbar sind

der Klassen B und C gem. VdS obligatorisch. Meldet sich der Teilnehmer, wird ein vorbereiteter Text abgesetzt. Sollte das Telefonkabel zerschnitten sein, verursacht dies örtlichen Alarm über Sirenen und Signalleuchten. Der Anschlusspunkt des Leitungsnetzes (APL, früher Endverzweiger) sollte sich (für die Klassen B und C obligatorisch) im Überwachungsbereich der Einbruchmeldeanlage befinden, z. B. durch eine vom übrigen Telefonanschluss getrennte unterirdische Gebäudeeinführung. Es gibt mehrere hinsichtlich der Übermittlungssicherheit abgestufte Möglichkeiten. Empfohlen wird die hier unter Punkt 3. angeführte Inanspruchnahme eines privaten Bewachungsunternehmens. Der stille Alarm geht dabei über das öffentliche Telefonnetz zur Zentrale des Unternehmens und wird von dort an die Polizei weitergegeben, ggf. werden weitere Maßnahmen eingeleitet.

-

Möglichkeiten einer Alarmübertragung:

Keine Alarmübertragungsanlage. Nur externer Alarm. Keine Sicherheit, dass der Alarm eine hilfeleistende Stelle mobilisiert. AWAG = Automatisches Telefonwähl- und Ansagegerät. Wählt bei Alarm Nachbarn oder z. B. den Hausmeister an und übermittelt gespeicherte Ansagetexte. Setzt voraus, dass die Stelle rund um die Uhr besetzt ist. Wird nicht protokolliert. Von Überwachungsfirmen aus Gründen der Haftung für Objekte im gewerblichen Bereich oft nicht akzeptiert. AWUG = Automatisches Wähl- und Übertragungsgerät. Setzt Vertrag mit einem Überwachungsunternehmen voraus. Zwischen Melder und Zentrale des Überwachers besteht eine feste codierte Zuordnung. Gemeldet wird z. B.: Anlage scharf/unscharf geschaltet, Störung der Energieversorgung oder andere technische Störmeldun-

-

555 6.2  •  Fernmelde- und Informationstechnik

Magnetkontakt MK

Dualmelder DU

Glasbruchmelder,akustisch Gmak

Überfallmelder ÜM

Glasbruchmelder, passiv Gmp

Druckknopfmelder DK

Glasbruchmelder, aktiv Gma

Verteiler V

Körperschallmelder KM

Abgesetztes Bedienfeld ABF

Alarmglas ADG

Anzeigetableau AT

Flächenüberwachung, Flächenschutz FÜ (z.B. Folie, Draht, Leiterplatte)

Lampe (z.B. bauseitige Beleuchtung) L

Lichtschranke LS

EMZ

Einbruchmeldezentrale EMZ

Lichtschrankenvorhang LV

ÜG

Übertragungsgerät (z.B. AWUG) ÜG

Mikrowellen- Schranke MS

Energieversorgung EV

Hochfrequenz- Schranke HFS

Registriereinrichtung (z.B. Zeitschreiber) RE

Fadenzugkontakt FK

Signalgeber, akustisch SA

Bildermelder BM

Sirene SR

Schließblechkontakt (Verschlusskontakt) SK

Signalgeber, optisch SO (Rundumleuchte, Blitzleuchte)

Schalteinrichtung mit materiellem Informationsmerkmal (Blockschloss) SE

?

Schalteinrichtung, geistig SG Aufdruckbolzen AB Druckmelder (z.B. Trittmelder) DM Feldänderungsmelder FM Infrarot- Bewegungsmelder IM Mikrowellen- Bewegungsmelder IMM Ultraschall- Bewegungsmelder UM

.. Abb. 6.172  Die wichtigsten Symbole für Einbruchmeldeanlagen gem. VdS-Richtlinie 2135

6

556

Kapitel 6 • Elektrotechnik

zz Einrichtung und Instandhaltung

Feste Verglasung

1 2

Werkstatt

3 4

Lager

5 6

?

Garage

7

?

EMZ

ÜG

Aufenthalt

Büro

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Art, Anzahl und Differenzierung von Meldern, Meldergruppen, Leitungsbereichen usw. sollten frühzeitig vor Erstellung der Anlage mit dem Errichter, möglichst in Absprache mit dem Überwachungsunternehmen und dem Versicherungsgeber abgestimmt werden. Es wird empfohlen, nur von der VdS zugelassene Errichter und Überwachungsunternehmen zu beauftragen. Für die Überwachung gewerblicher Objekte gibt es ohnehin keine Alternative. Einbruch- und Überfallmeldeanlagen sind VdS-gerecht entweder im Jahresturnus (Klasse 1) oder vierteljährlich (Klassen 2 bis 4) auf ihre Betriebsbereitschaft hin zu überprüfen. 6.2.7

Übertragungsnetze/Datentechnik

zz Interne Datenübermittlungsnetze .. Abb. 6.173  Einbruch- und Überfallmeldeanlage eines Gewerbebetriebes. Alle Fenster sind mit Glasbruchmeldern gesichert. Zu öffnende Fenster erhalten zusätzlich Magnetkontakte wie auch die drei Außentüren. Die Magnetkontakte signalisieren vor Scharfstellung der Anlage, ob bzw. dass die Flügel geschlossen sind. Aufdruckbolzen verhindern, dass Fenster zwar geschlossen, aber unverriegelt bleiben. Schließblechkontakte an den Türen zeigen an, ob die Riegel der Schlösser ausgefahren sind (Verschlusskontrolle). Die Haupteingangstür hat eine Sicherheitsverglasung mit Alarmschleife. Sie ist mit einem Blockschloss zur kontrollierenden Scharfstellung der Anlage ausgestattet, ergänzt durch ein Codegerät mit Zifferntasten. Der Zugang über die Garage erhält ebenfalls ein Blockschloss sowie eine geistige Schalteinrichtung, so dass auch auf diesem Wege das Gebäude verlassen werden kann. Je ein Bewegungsmelder überwacht die Werkstatt und den Aufenthaltsraum. Überfallmelder sind in Werkstatt und Büro installiert. Im gesicherten Aufenthaltsraum befinden sich die Zentrale, die Notstromversorgung und ein Übertragungsgerät mit Verbindung zu einem Überwachungsdienst. Während der Raumnutzung ist die Einbruchmeldeanlage, bis auf die Überfallmelder, ausgeschaltet. Bei Alarm gehen zwei außen angeordnete akustische Signalgeber und eine Rundumleuchte in Betrieb. Mehrere Außenleuchten mit (nicht in die EMA einbezogenen) Annäherungsschaltern erhellen das Umfeld (Symbolik siehe . Abb. 6.172)

gen, Voralarm, Einbruch, Überfall, Routineruf. Jeder Ruf über das Telefonnetz wird protokolliert und quittiert. Durch Testanrufe von Seiten der Zentrale oder des AWUG-Gerätes wird die Funktion einer AWUG-Anlage mehrmals täglich überprüft. Für den gewerblichen Bereich geeignet. Festverbindung. Überwachte Stromwege verbinden über angemietete Leitungen der Telekom eine Alarmanlage direkt mit der überwachenden Stelle (Notrufzentrale der Polizei, privater Überwachungsdienst). Sicherste, aber auch kostenaufwendigste Möglichkeit der Alarmübertragung. ist i. d. R. nur besonders schutzbedürftigen Objekten wie Banken oder Juwelieren vorbehalten, evtl. auch gefährdeten Personen in exponierten Positionen. Bei einem Anschluss an die Polizei sind die „Richtlinien für Überfall- und Einbruchmeldeanlagen mit Anschluss an die Polizei“ der einzelnen Bundesländer zu beachten.

-

Die elektronische Kommunikation der Mitarbeiter einer Firma erfolgt über ein Betriebs-Netzwerk. Datenübermittlungsnetze zum Anschluss von Datenendgeräten, auch als LAN (Local Area Network) bezeichnet, kommen ergänzend zum Telefonbzw. ISDN-Anschluss vor allem für Bereiche mit verwaltungsorientierten Funktionen in Betracht. Den jeweiligen Systemen der Hardware-Firmen entsprechend fallen Leitungen, Leerrohrnetze und Steckverbindungen unter Berücksichtigung branchenspezifischer und firmenindividueller Ansprüche unterschiedlich aus. Variable Leitungstrassen und -auslässe sind vorzuziehen (Doppelböden, Hohlraumböden, Fensterbankkanäle). Auf eine frühzeitige Entscheidung des Gebäudenutzers sollte hingewirkt werden. Remote-Access: Außerhalb des Hauses befindliche Mitarbeiter, z. B. aus den Bereichen Vertrieb, Logistik und Service, können sich über das Telefonnetz mit ihrem PC oder Notebook auf die Firmen-Rechner einwählen. Auf diese Weise sinkt der Bedarf an Räumlichkeiten für Mitarbeiter. Auch die Zahl der Heimarbeitsplätze gewinnt aufgrund dieser Technik an Bedeutung. Telefaxanlagen als zentrale Einzelgeräte werden vor allem in kleineren Unternehmen installiert. Sie übertragen nach dem Bildpunktverfahren über Fernsprechleitungen. Das Empfangsgerät geht i. A. auch bei unbesetzter Empfangsstelle in Betrieb. Übliche Telefax-Geräte im analogen Netz werden über eine TAE-Dose an das Telefonnetz angeschlossen, im ISDN-Netz über eine IAE-Steckvorrichtung. In größeren Unternehmen werden Fax-Dokumente auch intern via betriebliches Datennetzwerk zwischen Bildschirmarbeitsplätzen mit entsprechender Software verschickt. zz Strukturierte Verkabelung

Anstelle einzelner Netzwerke für Datentechnik, Telekommunikation und andere Systeme können Netzwerke für eine Nutzung unterschiedlicher Systeme hergestellt werden. Sog. IT-Netze bestehen aus passiven und aktiven Komponenten. Zu den IT-Netzen zählen: Fernmeldenetze (z. B. ISDN),

-

6

557 6.2  •  Fernmelde- und Informationstechnik

EV

3

EV

4

3

4

2

2 EV

EV

EV

EV 1

1 2 3 4 EV

Primärverkabelung (Backbone- Verkabelung) Sekundärverkabelung Tertiärverkabelung (Etagenverkabelung) Anschlussdose Etagenverteiler (mit aktiven Komponenten)

.. Abb. 6.174  Strukturierte Verkabelung. Bei konventionellen strukturierten Verkabelungslösungen besteht die Backbone-Verkabelung aus Glasfaser; die Etagenverkabelung erfolgt typischerweise mit Twisted-Pair-Kupferkabeln. Die notwendigen Etagenverteiler beinhalten auch die aktiven Komponenten

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3

4

2

1

1 2 3 4

Zentraler Verteiler Glasfaserkabel Tertiärverkabelung (Etagenverkabelung) Anschlussdose

.. Abb. 6.175  Zentralisierte Verkabelung. Bei zentralisierten Netzwerken (meist auf Glasfaserkabelbasis) können einzelne Etagenverteiler entfallen. Die einfachere Netzstruktur ermöglicht ein kostengünstiges Netzdesign und schöpft die nahezu unbegrenzte Bandbreite von Glasfasern in vollem Umfang aus

EDV-Netze (LAN, Ethernet, Token-Ring u. a.), Netze für Gefahrenmeldeanlagen, Brandmeldeanlagen, Einbruchmeldeanlagen, Elektroakustische Anlagen u. a.

Strukturierte Verkabelung wird eine Systematik bei der Erstellung einer Vernetzungsstruktur genannt, die eine spätere flexible Zuordnung und einen Ausbau weitestgehend ohne Einschränkung ermöglicht (. Abb. 6.174). Die Aufgaben, die ein strukturiertes Netzwerk ermöglicht, werden durch die Vielfalt der Kommunikationsdienste bestimmt: Sprach-, Daten- und Bildübertragung, Zutrittskontrollen und Zeiterfassung, Mess-, Steuer- und Regelungstechnik für Gebäudetechnik, Steuerung von Beleuchtung und Hinweisen, Überwachen des Gebäudes, von Räumen und Objekten.

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Eine strukturierte Verkabelung unterteilt man in den: Primärbereich, Sekundärbereich und Tertiärbereich. Das Primärnetz ist der Teil zwischen einem Gebäudeverteiler und dem Standortverteiler. Hier werden überwiegend Lichtwellenleiterkabel eingesetzt (. Abb. 6.175 und 6.176). Die Netzform wird nach der Struktur unterschieden in: sternförmig, ringförmig,

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558

Kapitel 6 • Elektrotechnik

1 2

EV 2 UV

3

3

UV

4

1

4

EV

UV

UV

EV

UV

UV

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

1 2 3 4 EV UV

Primärverkabelung Sekundärverkabelung Tertiärverkabelung Anschlussdose Etagenverteiler Unterverteilung

.. Abb. 6.176  Zonen-Verkabelung. Alternativ zu Boden- und Wandanschlussdosen ermöglicht der Einsatz von Unterverteilern in den Arbeitsgruppenbereichen eine schnelle und unkomplizierte Anpassung an Veränderungen im Arbeitsumfeld. Direkte Anschlussmöglichkeiten in der unmittelbaren Umgebung erlauben den Umzug oder die Erweiterung eines Arbeitsplatzes ohne weitere Umrüstung durch einfache Plug-and-Play Anschlüsse. Kurze Ausfallzeiten und geringer Bedarf an Neuverkabelung begrenzen die Kosten erheblich

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baumstruktur, vermascht,

wobei vermaschte Systeme die höchste Sicherheit bieten. Vom Standortverteiler zu den Etagenverteilern wird das Sekundärnetz verlegt, welches meist aus Kupferkabel, mittlerweile auch häufiger als Lichtwellenleiterkabel hergestellt wird. Das Tertiärnetz verbindet die Etagenverteiler und die Datenanschlussdosen (bzw. Telekommunikationsdosen). zz Erforderliche Räumlichkeiten

In Abhängigkeit der Längenrestriktion (ca. 90 m) im Tertiärbereich sind Datenverteilerschränke notwendig, um das Tertiär- auf das Sekundärnetz umzusetzen. Hierfür sollten eigene EDV-Räume geschaffen werden. Die Räumlichkeiten sind optimal so anzulegen, das alle untergebrachten 19"-Datenschränke von vorne und hinten bedient werden können. Das bedeutet bei einer Schranktiefe von 80 cm jeweils mindestens noch einmal 80 cm vor und hinter dem Schrank. Die Verteilungsräume sind mindestens mechanisch zu be- und entlüften. Ob sie darüber hinaus klimatisiert werden müssen, richtet sich nach der Anzahl der aktiven Komponenten wie Switche, Netzteile etc. und muss im Einzelfall geprüft werden. Der EDV-Hauptverteilerraum bzw. Serverraum muss immer auf die unterzubringenden Komponenten dimensioniert werden. Der Raum selbst ist mit Doppelboden auszustatten

und zu klimatisieren. Je nach Sensibilität und Größe der Anlage ist der Raum mit einer Brandmeldeanlage evtl. sogar mit einer Löschanlage zu versehen. Gleiches gilt für Zutrittskontroll- bzw. Einbruchmeldeanlagen. Serverräume bedingen darüber hinaus zusätzlichen Raumbedarf für USV-, Stromversorgung und Lüftungs- bzw. Klimaanlagen, je nach Anforderung sogar in redundanter Ausführung. 6.3 6.3.1

Gebäudeautomation Mess-, Steuer- und Regelungstechnik

Die Aufgabe der Mess‑, Steuer- und Regelungstechnik für Anlagen der Technischen Gebäudeausrüstung sind vornehmlich die Überwachung und Sicherung der gebäudetechnischen Prozesse, z. B. die Sicherung eines der Raumnutzung entsprechenden Raumklimas, die Stabilisierung und Führung aller gebäudetechnischen Prozesse, die Optimierung ausgewählter Prozesse, die Gewährleistung eines unter betrieblichen und energetischen Aspekten effizienten Anlagenbetriebs.

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Natürlich spielen neben der Einzelraumregelung eine Vielzahl von Regelungsvorgängen in den Primär- und Sekundäranla-

559 6.3 • Gebäudeautomation

gen zur Heizungs‑, Lüftungs- und Klimatechnik eine wesentliche Rolle, wie z. B. die Volumenstrom- und Feuchteregelungen sowie die Regelung von Kessel- und Kälteanlagen einschließlich der unterstützenden Systeme wie z. B. der thermischen Speicher. Hierbei sind im Allgemeinen Temperatur, Feuchte und Druck

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von Luft bzw. Wasser und anderen Flüssigkeiten unabhängig von äußeren Einwirkungen (Störungen) ständig auf einem vorgegebenen Wert (Sollwert) zu halten, der zeitlich veränderbar sein kann. zz Regelungstechnische Begriffe

Grundsätzlich wird zwischen Steuerung und Regelung unterschieden. Bei der Steuerung werden eine oder mehrere Ausgangsgrößen in Abhängigkeit einer oder mehrerer Eingangsgrößen basierend auf einer festen Gesetzmäßigkeit ermittelt. Kennzeichnend hierbei ist die gerichtete Wirkung einer Steuerung, bei der eine Rückkopplung von Ausgangsgrößen ausgeschlossen ist. So werden häufig Sollwertvorgaben/Führungsgrößen auf Basis eines gerichteten Steuergliedes ermittelt. Beispiele hierfür sind die Heizkurve, bei der der Sollwert der Vorlauftemperatur eines Heizkreises in Abhängigkeit der Außentemperatur ermittelt wird, oder Zeitpläne, bei denen in Abhängigkeit des Wochentages und der Tageszeit Sollwertvorgaben bereitgestellt werden. Bei einer Regelung wird die zu regelnde Größe fortlaufend gemessen und mit ihrem Sollwert, der sog. Führungsgröße verglichen. Sobald ein Unterschied zwischen beiden Größen auftritt, wird in der zu regelnden Anlage eine Verstellung in der Weise vorgenommen, dass die Regelgröße möglichst schnell wieder den Sollwert erreicht. Die zu verstellende Größe wird Stellgröße genannt. Die Bauglieder einer Regelungsanlage bilden einen geschlossenen Wirkungskreis, den sog. Regelkreis. Dabei geben die die einzelnen Bauglieder eines Regelkreises den Regelbefehl immer nur in einer Richtung weiter, sind also gerichtete, rückwirkungsfreie Glieder. Seine Dimension ändert sich hierbei regelmäßig. Da die gemessene Regelgröße (Messgröße) im Allgemeinen nicht direkt vom Regler verarbeitet werden kann, sind die Messeinrichtungen nicht nur mit dem Messfühler sondern auch mit einem Messumformer ausgestattet, der durch den Einsatz einer Hilfsenergie die Messgröße verstärkt und linearisiert und auf diese Weise dem Regler einen verwertbaren Messwert als Einheitssignale wie z. B. 0/4 … 20 mA oder 0 … 10 V bereitstellt. Wichtig ist die Trennung des Regelkreises mit seiner Wirkungsrichtung vom Energie- oder Massenfluss der Regelanlage. Beim Durchlaufen des Regelkreises wird weder Energie noch Masse sondern nur ein Signal als Informationsträger zwischen den Regelkreisglie-

dern weitergereicht. Als weiteres Merkmal beim Durchlaufen eines Regelkreises ist der Wirksinn (Polarität) zu nennen. Der Regelbefehl muss nach dem Durchlaufen eines Regelkreises an der Ausgangsstelle mit umgekehrtem Vorzeichen ankommen, um den Zweck der Regelung erfüllen zu können. Nur so kann er dem ursprünglichen Anstoß, der Regelabweichung, entgegenwirken und diese entsprechend ausgleichen. Es lassen sich die folgenden 3 Grundformen linearer idealisierter Regler unterscheiden: Proportional wirkende Regler (P-Regler), Integral wirkende Regler (I-Regler), Differenzierend wirkende Regler (D-Regler).

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Die daraus resultierenden Grundformen des Reglers lassen sich wie folgt schreiben: P-Regler, I-Regler, PI-Regler, PD-Regler, PID-Regler. Die verschiedenen Regelcharakteristika werden den Aufgaben entsprechend gewählt. Man unterscheidet zwischen Reglern mit und ohne Hilfsenergie. zz Regelung ohne Hilfsenergie

In bestimmten Fällen reicht die über die Messeinrichtung aufgenommene Energie aus, um das Stellglied der Regelstrecke beispielsweise über einen Kraftvergleich zu positionieren. Hilfsenergie wird bei diesen Reglerbauformen nicht benötigt, weswegen sie auch als Regler ohne Hilfsenergie bezeichnet werden. Derartige Regeleinrichtungen müssen direkt am Stellort eingebaut werden. Im Bereich der Temperaturregelung können Ausdehnungs- bzw. Dampfdruckthermometer als Messgeber das Ausgangssignal z. B. in Form einer Ventilhubänderung als Stellgröße nutzen, wobei über die Vorspannung einer Rückstellfeder der Sollwert vorgegeben wird. Dieses Verhalten hat man sich bei der Konstruktion thermostatischer Heizkörperventile zunutze gemacht, bei denen z. B. Flüssigkeits- oder Festkörper-Ausdehnungssysteme zum Antrieb der Stelleinrichtung genutzt werden. zz Pneumatische Regelung

Pneumatische Regelungen werden dort eingesetzt, wo die bei elektrischen Systemen bestehende Gefahr von Funken für explosionsgefährdete Bereiche vermieden werden muss. Auch wenn erhöhte Anforderungen an die Stellgeschwindigkeit oder den Krafteinsatz bestehen, kann der Einsatz elektropneumatischer Stellungsregler sinnvoll sein. Früher wurden pneumatische Regler in Klimaanlagen eingesetzt. Der erhöhte installations- und betriebstechnische Aufwand eines Druckluftsystems für die Steuerung und Regelung lässt sich im Ver-

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560

1

Kapitel 6 • Elektrotechnik

.. Tab. 6.32  Leistungsmerkmale und Vorzüge digitaler Regler. (Nach Möhl, „Regelung von Heizungs‑, Lüftungs- und Klimasystemen“) Leistungsmerkmal

Vorzüge

Parallele Abwicklung mehrerer Regelkreise über einen digitalen Regler

Reduktion des Hardware- und Installationsaufwandes

Integrierte DDC-Funktionsmodule grafische Konfiguration und Inbetriebnahme unter Microsoft® WindowsTM

Einfache und übersichtliche Konfigurierbarkeit

Freie Auswahl und Konfigurierbarkeit der Regelkreise zur Inbetriebnahmezeit

Einfache Fehlerkorrektur vor Ort

Standalone-Betrieb Echtzeituhr, Zeitprogramme und Kalenderfunktionen

Hohe Zuverlässigkeit und einfache Realisierung nutzungsabhängiger Vorgaben

Realisierung zusätzlicher Rechenvorgänge und Ablaufsequenzen

Vermeidung zusätzlicher Hardware z. B. im Schaltschrank oder besondere Programme in übergeordneten Prozessrechnern

E/A-Erweiterungsmodule für eine Vielzahl von analogen und binären Ein- und Ausgängen

Ein Gerät für viele Anwendungen, deshalb geringere Installations- und Lagerkosten und Vermeidung von Fehlbestellungen Lokale Anzeige und Handeingriff

8

Integrierte Bedienblende Klartextanzeige auf portablem und fest installierbarem LCD-Display Module mit Handebene für Schaltbefehle

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Peer-to-Peer-Kommunikation mit z. B. bis zu 30 digitalen Reglern am gleichen Bus

Wirtschaftliche Installation Realisierung abgestimmter und/oder übergeordneter Steuerungsvorgaben Funktionsgarantie auch für komplexe, autark arbeitende Systeme (auch ohne Leitzentrale)

Anbindung an Feldbusse und Automationsnetzwerke Kommunikation mit anderen Busteilnehmern für abgestimmte und/ oder übergeordnete Steuerungsvorgaben, dynamischer Datenzugriff für ausgewählte Objekte

Einfache und fehlerfreie Übertragung von Messdaten zentrale Verarbeitung von Informationen für Energie- und Gebäudemanagementfunktionen

Einfache Fernbedienung und Kommunikation das Internet Datenaufzeichnung

Liegenschaftsbetrieb und einfache Überwachungsfunktionen sowie Aufzeichnung und Auswertung von Messdaten auch für verteilte Liegenschaften

Reduktion des Geräteprogramms

Vermeidung von Fehlbestellungen und Reduktion der Lagerbestände für Ersatzteile

Netzwerkfähig für unterschiedliche Bus-Systeme

Kommunikation über unterschiedliche Standards

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10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

gleich zu entsprechenden digitalen Systemen jedoch heute nicht mehr rechtfertigen. Industriell gefertigte Regler sind als Einheitsregler mit pneumatischem Standardsignal 0,2 bis 1,0 bar ausgelegt und weisen im Allgemeinen einen modularen Aufbau auf, um bestimmte Funktionsmodule kombinieren zu können. zz Digitale Regelung

In Heizungs‑, Lüftungs- und Klimaanlagen werden heute fast ausschließlich digitale Regler eingesetzt, vergl. . Tab. 6.32. Man bezeichnet diese Regler als Direct Digital Control (DDC) oder als Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), die Geräte selbst werden als Automationsstationen (AS) bezeichnet. Der wesentliche Unterschied zwischen DDC und SPS besteht darin, dass eine SPS mit den gemäß IEC 61131-3 standardisierten Programmiersprachen arbeiten kann und kürzere Verarbeitungszyklen besitzt, während eine DDC häufig mit einer herstellerspezifischen Programmiersprache und -umgebung arbeitet und durch vorgefertigte Applikationsmodule einheitlicher programmierbar ist.

Diese Regler sind durch die digitale Verarbeitung der Messwerte und Ermittlung der Stellgrößen gekennzeichnet. Da digitale Regler nicht kontinuierlich messen und stellen können, werden die Messgrößen in regelmäßigen Zeitabständen abgetastet und der Messwert bis zur nächsten Messung konstant gehalten. Gleiches gilt für die Stellgrößen. Die Zeiten zwischen zwei Abtastvorgängen können zur Durchführung von Rechenvorgängen mit einem digitalen Rechenwerk genutzt werden. Digitale Regler erfreuen sich auch deswegen einer großen Beliebtheit, da sie eine Reihe von Vorzügen aufweisen, die mit analogen Reglern nur schwer zu erfüllen sind. In der Funktionsliste gemäß DIN EN ISO 16484-3 sind alle relevanten Funktionen erfasst, die eine moderne Automationsstation heute leisten kann: physikalischen und kommunikativen Ein‑/Ausgabefunktionen Verarbeitungsfunktionen wie überwachen, steuern, regeln, rechnen/optimieren Managementfunktionen (mit gewissen Einschränkungen) Bedienfunktionen (mit gewissen Einschränkungen)

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561 6.3 • Gebäudeautomation

Bestimmte, in einem Gebäude häufig wiederkehrende regelungstechnische Applikationen, wie z. B. Einzelraum- oder Beleuchtungsregelung, können durch anwendungsspezifischen Steuer- und Regeleinheiten (ASC) abgewickelt werden, die dann im Allgemeinen nicht mehr individuell programmiert, sondern lediglich parametriert werden müssen. 6.3.2 Bus-Systeme

Mit der Einführung der Digitaltechnik und den damit sinkenden Baugrößen und Preisen von Reglern wurde eine prozessnahe Durchführung regelungs- und steuerungstechnischer Aufgaben möglich, die zu einer Verteilung der Intelligenz im Gebäude geführt hat. Darüber hinaus werden in immer stärkerem Maße anwendungsspezifische Controller entwickelt, die auf die speziellen Anforderungen versorgungstechnischer Anlagen, zentraler Klimaanlagen und einzelner Komponenten in der Nutzenergieverteilung und Einzelraumregelung zugeschnitten sind. Gebäudeautomationssysteme haben die Aufgabe, diese einzelnen Anlagen und Komponenten unter Berücksichtigung ihres Prozessverhaltens gemäß den nutzungsrelevanten und betrieblichen Anforderungen abgestimmt aufeinander zu regeln, zu steuern und zu überwachen. Das Medium, das alle Anlagen und Komponenten in einem Automationssystem verbindet und den informationstechnischen Austausch von Meldungen, Zustandsabfragen und Befehlen untereinander ermöglicht, wird Bus genannt. Die Gesamtheit der physikalischen und kommunikationstechnischen Vorschriften bezeichnet man als Bussystem. Ein Bus ist immer in seiner örtlichen Ausdehnung und der maximalen Anzahl der Teilnehmer beschränkt. Wird ein System so groß, dass diese vorgegebenen Grenzwerte überschritten werden, dann wird üblicherweise der Aufbau eines Netzwerkes notwendig, das über einzelne miteinander kommunikationsfähige Bussegmente verfügt. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, Segmente mit hohem Kommunikationsaufkommen entsprechend leistungsfähig auszulegen bzw. unnötigen systemweiten Kommunikationsaufwand an den Koppelstellen einzelner Segmente durch den Einsatz sogenannter Repeater, Bridges oder Router zu unterdrücken (zu filtern). Natürlich ist es auf diese Weise auch möglich, von einem physikalischen Medium auf ein anderes überzugehen, z. B. um größere Übertragungsstrecken überbrücken zu können oder bestimmte Störeinflüsse auszuschalten. Ebenso kann zur Vereinfachung und Reduktion des Verkabelungsaufwandes die gleichzeitige Übertragung von Energie und Kommunikation über das gleiche Adern-Paar sinnvoll sein. Weiterhin ist es möglich, bestimmte Übertragungsstrecken redundant auszulegen.

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Übertragungsmedien können z. B. sein: Zweiaderkabel (geschirmt/ungeschirmt) Stromnetz Funk Koaxialkabel Infrarotstrahlen Lichtwellenleiterkabel Internet Vorzüge: geringer Verdrahtungsaufwand, geringer Geräteaufwand (Rundsteuerempfänger, Maximumwächter, Zeitschaltuhren, Lastabwurfrelais entfallen), Reduzierung der Brandlast (in Rettungswegen relevant), Verkürzung der Montagezeiten, Energieeinsparung, bei Änderung der Raumnutzung kein Eingriff in die vorhandene Verdrahtung, Netzerweiterungen unter Einbeziehung weiterer Funktionen sind beinahe unbegrenzt möglich, Verringerung des Bedienungspersonals. Mit dem steigenden Automatisierungsgrad in Gebäuden hat sich der Aufbau hierarchisch gegliederter Kommunikationsstrukturen durchgesetzt, die in der DIN   16484-2 bzw. VDI 3814-1 beschrieben ist. Danach werden unterschieden: die Feldebene mit den Sensoren, Aktoren und den

-

parametrierbaren, anwendungsspezifischen Controllern (Regel- und Steuereinheiten), die im Allgemeinen

auch über eigene Bedien- und Anzeigegeräte verfügen – man denke z. B. an einen Raumthermostat mit Sollwertverteilung und Raumtemperaturanzeige; Aufgabe dieser Geräte ist es, den Informationsaustausch z. B. zwischen dem zu schaffenden Raumklima und der Regelung und Steuerung der hierfür notwendigen Anlagentechnik zu ermöglichen; die Automationsebene mit den frei programmierbaren, leistungsfähigen Automationsstationen und ihren spezifischen Bedien- und Programmiereinheiten; Aufgabe dieser Geräte ist es, die anlagentechnischen Prozesse zu überwachen, aufzuzeichnen und übergeordnete Steuerungs- und Optimierungsaufgaben wahrzunehmen; die Managementebene mit den Bedien- und Engineeringstationen sowie den dazugehörigen Peripheriegeräten; Aufgabe dieser Geräte ist es, den technischen Betreiber in der zentralen Bedienung der Gebäudetechnik, Koordinierung seiner Aufgaben und der Ergebnisanalyse zu unterstützen.

-

6

562

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Kapitel 6 • Elektrotechnik

Der Begriff Managementebene mit seinem Bezug zu den Funktionen des „Technischen Gebäudemanagements“ ist zwar eindeutig in der oben zitierten Norm definiert, kann jedoch aufgrund der Wortwahl sehr leicht zu weit interpretiert werden, wenn man beispielsweise an die Anforderungen denkt, die aus einer optimierten Gebäudenutzung im Flughafen- oder Hotelwesen erwachsen. Daher ist es sinnvoll, als weitere Ebene die Verwaltungsebene einzuführen, aus der alle, dem Kerngeschäft des Gebäudenutzers dienenden Aufgaben für das Gebäudemanagement abgeleitet werden. In der Praxis können dies z. B. sein: die Kopplung mit Analyserechnern zur Korrelation von Raumkonditionen mit der Produktqualität, die Kopplung mit Hotelmanagementsystemen zur bedarfsgerechten Konditionierung von Hotelräumen, die Kopplung mit Flugplanrechnern zur bedarfsgerechten Konditionierung von Gates.

-

Erste konkrete Schritte zur Standardisierung der Kommunikation in der Gebäudeautomation wurden in den 1980er Jahren mit den Spezifikationen des FND Version 1.0 (Firmenneutrales Datenübertragungssystem). Inzwischen sind aufgrund des technologischen Fortschritts und des steigenden internationalen Interesses angemessenere und leistungsfähigere Ansätze möglich geworden, die gleichzeitig zu einer Auslese aus den vielen, zwischenzeitig entstandenen bzw. zur Standardisierung vorgeschlagenen Protokollen geführt haben. Als wichtige verbleibende Ansätze sind hierbei in erster Linie zu nennen: das BACnet Protokoll für Building Automation and Control Networks, das als ANSI/ASHRAE Standard 135 von der ASHRAE (American Society of Heating, Refrigeration and Air-Conditioning Engineers) veröffentlicht wurde und in dieser Form der aktuellen Version der DIN EN ISO 16484-5 unter der Bezeichnung Datenkommunikationsprotokoll zugrunde liegt. das LonTalk Protocol für Local Operating Networks, das als Teil der LonWorks-Technologie der Echelon Corporation Anfang der 90er Jahre in Form des Neuron-Chips in Silicon gegossen wurde und zusammen mit einer Reihe anderer Komponenten und Werkzeuge zur Verfügung gestellt wurde. Die LonWorks-Technologie ist von der Echelon Corporation patentiert worden. Seit 2005 ist LonWorks als EN 14908 Control Network Protocol europäisch genormt. KNX ist ein Protokollstandard der Haus- und Gebäudesystemtechnik und ist in den europäischen und internationalen Normen EN 50090, ISO/IEC 14543 definiert. Die KNX-Technologie entstand aus der technischen Zusammenführung der drei europaweit eingeführten Bus-Standards EIB (Elektroinstallationstechnik), EHS (Haushaltsgeräte und Unterhaltungselektronik) und

-

Batibus (Heizung/Lüftung/Klima). Hiermit wurde eine einheitliche technologische Plattform mit komfortabler Benutzerführung für alle Bereiche der Haus- und Gebäudesystemtechnik in Form eines internationalen Industriestandards geschaffen. Der KNX ist aufgrund seiner Bedeutung für die elektrische Installationstechnik so auszulegen, dass länger währende hohe Belastungen des Netzwerkes unbedingt auszuschließen sind, da im Bereich des Schaltens elektrischer Geräte (wie z. B. Leuchten) Zeitverzögerungen nicht in Kauf genommen werden können. Er ist daher zwar für bestimmte Automationsaufgaben, wie z. B. eine Druckregelung, nicht tauglich, ist allerdings mit seinen Komponenten für das Steuern, Stellen und Schalten von Leuchten, Jalousien und Stellantrieben für Heizkörperventile sowie den dazugehörigen Schaltern und Bediengeräten als Teil des gesamten Gebäudeautomationssystems von hoher Relevanz. LonTalk hat aufgrund seiner flexiblen und leistungsfähigen Technik (z. B. ermöglichen die verfügbaren Medien eine günstige und sichere Verkabelung, die hohe Bandbreite von 4,9 kBit/s bis 1 MBit/s und die maximale Anzahl von 32.285 zulässigen Netzwerkknoten gestatten eine angemessene Systemauslegung) eine schnelle Verbreitung bei der Regelung und Automatisierung von gebäudetechnischen Anlagen in Gebäuden gefunden. Aus heutiger Sicht ist die Bedeutung von LON-Netzwerken auf der Automationseben eher als gering einzuschätzen, was z. B. an den Kosten der Netzwerktechnologie als auch an den hohen Anforderungen an die Inbetriebnahme und Instandhaltung dieser Netzwerke liegen kann. Auf der Automations- und Managementebene hat sich BACnet durchgesetzt. Häufig verschmelzen mit BACnet auch die Automations- und Managementeben zu einer Ebene. BACnet stellt einen umfassenden Ansatz dar, was zum einen aus der Vielfalt der Objekttypen und aus der Vielfalt der zulässigen Übertragungsmedien, Bitübertragungsformen und Datensicherungsschichten ersichtlich wird. Auch die Kommunikation über IP wird unterstützt. . Abb. 6.177 Protokollsysteme und deren Einsatzfähigkeit auf unterschiedlichen Systemebenen sind in . Abb. 6.177 dargestellt. Darüber hinaus haben sich eine Reihe anderer Protokollsysteme durchsetzen können, deren Einsatzfähigkeit auf den unterschiedlichen Systemebenen der Gebäudeautomation in der folgenden Grafik dargestellt ist. 6.3.3 Gebäudeleitsystem

Das Verbinden mehrerer Automationsstationen oder sogar mehrerer Systeme der Mess‑, Steuer- und Regelungstechnik mit einem übergeordneten, zentralen System über ein Datenübertragungsnetz bezeichnet man als Gebäudeleitsystem.

6

563

.. Abb. 6.177  Protokollsysteme und deren Einsatzfähigkeit auf unterschiedlichen Systemebenen

Diese besteht aus Bediengeräten, Serverstationen und Ausgabegeräten. Bei analogen Systemen ist ein großer Aufwand zur Erfassung der Daten und Verarbeitung in einem übergeordneten System erforderlich. Bei Bussystemen und digitalen Reglern (DDC-Reglern) ist eine zentrale Überwachung und Verknüpfung der intelligenten, digitalen Regler einfach möglich. In der Regel dienen die Gebäudeleitsysteme der Überwachung der betriebstechnischen Anlagen, der Betriebssteuerung, der Analyse und dem Energiemanagement. Typische Funktionen sind: Kontrolle der Außenluftrate bei RLT, Raumtemperaturkontrolle, Nutzung freier Kühlung, Steuerung unterschiedlicher Wärme- und Kälteerzeugungssysteme, Wärme-Kälte-Verschiebung, Verbesserung der jahresnutzungsgrade, Überwachung der CO2-Konzentration, Jalousiesteuerung, Lastabwurfsteuerung bei elektronischen Anlagen, Wärme- und Kältespeicherung, Nachtauskühlung.

------

Profibus | Profinet

Modbus

CAN-Bus

SMI

DALI

M-Bus

Feldebene

Sensorik und Aktorik

KNX

Raumautomation (sekundär)

EnOcean

LonWorks

Steuerung und Regelung (primär)

OPC

Bedienung und Beobachtung | Auswertung | Management

BACnet

Automationsebene

Managementebene

6.3 • Gebäudeautomation

565

Förderanlagen 7.1

Aufzugsanlagen – 566

7.2

Fahrtreppen – 585

© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2019 D. Bohne, Technischer Ausbau von Gebäuden, https://doi.org/10.1007/978-3-658-21437-1_7

7

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

566

Kapitel 7 • Förderanlagen

7.1

Aufzugsanlagen

zz Planung

Aufzüge sind primäre Elemente einer Gebäudeplanung. Sie sind in zentraler Lage anzuordnen, i. d. R. gemeinsam mit Treppen, Installationsschächten usw. in einem Gebäudekern zusammengefasst (. Abb. 7.1). Anzahl und Auslegung sollten (zunächst überschläglich) unter Hinzuziehung eines Fachingenieurs ermittelt werden. Aufzugsanlagen unterliegen der europäischen Aufzugsrichtlinie (Richtlinie 2014/33/EU), den Verwaltungsvorschriften und den technischen Regeln für Aufzüge. Insbesondere gilt die Maschinenrichtlinie RL 2006/42/EG (mit Änderungen zur 2014/33/EU) und die „zwölfte Verordnung zum Produktsicherheitsgesetz“ (12. ProdSV) zur Umsetzung der 2014/33/ EU. In DIN EN 81 sind die Sicherheitsregeln für die Konstruktion und den Einbau von Aufzügen beschrieben. Für Personenaufzüge in Wohngebäuden gilt DIN 15 306, für Personenaufzüge in anderen als Wohngebäuden DIN 15 309. Die bauaufsichtlichen Ansprüche an Aufzüge divergieren von Bundesland zu Bundesland z. T. erheblich. In den Bundesländern gibt es unterschiedliche Bestimmungen. Danach werden für Gebäude Aufzüge bzw. ein Aufzug verlangt, von dem mindestens ein Aufzug zur Aufnahme von Kinderwagen, Rollstuhl, Krankentragen bzw. Lasten geeignet ist: In den Bundesländern Baden-Württemberg, Bayern, Brandenburg, Hamburg, Hessen, Mecklenburg-Vorpommern, Saarland, Sachsen, Sachsen-Anhalt, Schleswig-Holstein und Thüringen sind Aufzüge bei Gebäuden mit einer Höhe von mehr als 13 m in ausreichender Anzahl vorzusehen. Für Bayern gilt dies ab 13 m über Fußboden Aufenthaltsraum. Dies entspricht der Musterbauordnung. In Berlin bei Gebäude ab 4 oberirdischen Geschossen. In Bremen in Gebäuden mit einer Gesamthöhe von mehr als 10,25 m. In Niedersachsen gilt die Geschosshöhe von mehr als 12,25 m über der Eingangsebene. In Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz bei Gebäuden mit mehr als 5 Geschossen über der Geländeoberfläche.

--

.. Abb. 7.1  Der unvermeidbaren Betriebsgeräusche wegen sollten Aufzugsschächte möglichst durch Gänge von Aufenthaltsräumen getrennt werden. Zwischen Fahrschachttürwand und gegenüberliegender Wand ist ein Abstand (Bewegungsfläche) vorzusehen, der bei Wohngebäuden mind. der Fahrkorbtiefe, bei anderen Gebäuden der eineinhalbfachen Fahrkorbtiefe entspricht. Tiefkörbe ermöglichen einen Transport von Krankentragen

eine ausreichende Förderkapazität zur Verfügung steht und im Falle von Reparaturen oder Wartungsarbeiten die Beförderung gehbehinderter, auf den Aufzug angewiesener Personen nicht zum Erliegen kommt. Vor den Fahrschachtzugängen sind Bewegungsflächen so zu gestalten und zu bemessen, dass die größten mit dem Aufzug zu transportierenden Lasten wie beispielsweise Kinderwagen, Rollstühle oder Krankentragen reibungslos ein- und ausgeladen werden können. Für Krankentragen sollte die Tiefe der Bewegungsflächen mind. 2,30 m betragen. Normengerecht soll die Tiefe der Bewegungsflächen bei Wohngebäuden mind. 1,50 m, bei allen anderen Gebäuden mind. der eineinhalbfachen Fahrkorbtiefe entsprechen, gemessen zwischen Fahrschachttürwand und gegenüberliegender Wand. zz Schallschutz

Die Mindest-Fahrkorbgrundfläche beträgt 1,10 m/2,10 m. Diese Abmessungen reichen auch zur Aufnahme eines Rollstuhles aus. Die hierfür erforderliche Grundfläche beträgt 1,10/1,40 m. Lichte Mindest-Türbreite von für Krankentragen und Rollstühle geeigneten Aufzügen: 90  cm, Hochhäuser, Geschäftshäuser, Versammlungsstätten, Altenwohnstätten usw. betreffende Richtlinien und Verordnungen der Bundesländer enthalten weitere aufzugsrelevante Bestimmungen, die hier nicht im Einzelnen aufgeführt werden können. Hochhäuser z. B. sind im Allgemeinen mit mind. zwei Aufzügen zu versehen, so dass zu den Hauptverkehrszeiten

Die Aufzugsschächte werden zweckmäßigerweise verkehrsgünstig im Treppenraum angeordnet und zwar so, dass eine direkte Übertragung der unvermeidlichen Betriebsgeräusche zu Aufenthaltsräumen hin ausgeschlossen ist (siehe auch . Abb. 7.2, 7.3, 7.4, 7.5 und Tab. 7.1). Die Schachtwände müssen eine bestimmte flächenbezogene Masse aufweisen (. Tab. 7.2). Schutzbedürftige Räume sollten möglichst nicht an einschalige Schachtwände angrenzen. Einen sicheren baulichen Schallschutz bietet eine vollständige Trennung des Aufzugsschachtes vom übrigen Baukörper durch eine mind. 3 cm breite Trennfuge.

567 7.1 • Aufzugsanlagen

1

2

2 4

> 490 kg/m2 1 2 3 4

Triebwerksraum Fahrschacht kein Aufenthaltsraum nach DIN 4109 Unterrichts- oder Arbeitsraum max. 35 dB (A), bzw. Wohn- und Schlafräume max. 30 dB (A)

.. Abb. 7.2  Bei frei im Treppenraum angeordneten Aufzugsschächten darf der A-bewertete Schalldruckpegel nicht überschritten werden, gem. VDI 2566. Dieses Beispiel gilt auch für Aufzugsschächte, die unmittelbar an Wohnungen grenzen. An die Stelle des hier dargestellten Treppenraumes kann dann z. B. ein Abstellraum oder Bad treten.

1 Triebwerksraum 2 Fahrschacht 3 Unterrichts- oder Arbeitsraum .. Abb. 7.4  Einen sicheren baulichen Schallschutz bietet eine vollständige Trennung des Aufzugsschachtes vom übrigen Baukörper durch eine mind. 3 cm breite Fuge, bei einem Flächengewicht von 380 kg/m² bzw.– 580 kg/m²

1 3

2

Trennwand

4

> 580 kg/m2

3

Leichte

2

> 490 kg/m2

1

1 2 3 4

3

> 580 kg/m2

3

> 380 kg/m2

1

Triebwerksraum Fahrschacht kein Aufenthaltsraum nach DIN 4109 Unterrichts- oder Arbeitsraum

.. Abb. 7.3  Sind Aufenthaltsraum und Raum neben dem Schacht nur durch eine leichte Trennwand getrennt, muss gem. VDI 2566 die Schachtwand eine flächenbezogene Masse von mind. 580 kg/m² aufweisen

Verantwortlich für ausreichenden Schallschutz ist neben dem Rohbauunternehmer der planende Architekt. Der Aufzugslieferant übernimmt für unzureichende bauseitige Schallschutzmaßnahmen keine Haftung. Nachträgliche Maßnahmen zur Verbesserung des Schallschutzes führen i. d. R. zu keinem Erfolg. Geräusche entstehen im Bereich der Maschinenanlage sowie in den Geschossen beim Betätigen der Türen sowie beim Schalten, Anfahren und Bremsen des Fahrkorbes.

1 Triebwerk 2 Fahrschacht 3 Unterrichts- oder Arbeitsraum .. Abb. 7.5  Seilaufzug mit Triebwerk im Schacht. Aufzugsschacht im Treppenhaus integriert. (Die bauliche Situation wird in A, B1–B3 und C nach VDI 2566 unterteilt. Hier ist Situation A Blatt 2 dargestellt.)

Da Aufzugsanlagen auch nachts betrieben werden, dürfen gemäß DIN 4109 „Schallschutz im Hochbau“ die durch den Fahrbetrieb verursachten Geräusche 30 dB (A) in Wohn- und Schlafräumen bzw. 35 dB (A) in Unterrichts- und Arbeitsräumen nicht überschreiten. Dies gilt im Übrigen auch für Kranken- und Hotelzimmer bzw. andere, auch nachts genutzte Aufenthaltsräume im Nichtwohnungsbau. Die Richtlinie VDI 2566-1 beschreibt den Schallschutz bei Aufzugsanlagen mit Triebwerksraum (bis zu  2.500 kg Nutzlast und max. Beschleunigung von 4 m/s), die Richtlinie VDI 2566-2 für Aufzüge ohne Triebwerksraum (max. Nutzlast 1.600 kg und max. Beschleunigung 1,6 m/s). Bei höheren Nutzlasten oder größerer Geschwindigkeit ist die Anwendbarkeit im Einzelfall zu prüfen.

7

Kapitel 7 • Förderanlagen

568

1 2 3 4 5

.. Tab. 7.1  Zusammenhang zwischen der Lage der schutzbedürftigen Räume (LAFmax = 30 dB) zur Aufzugsanlage und Kennzeichnung der erforderlichen baulichen Schallschutzmaßnahmen nach VDI 2566-1 für Aufzüge mit Triebwerksraum Kennzeichnung der baulichen Situation

Lage der schutzbedürftigen Räume gegenüber der Aufzugsanlage

Erforderliche flächenbezogene Massen nach Beiblatt 1 zu DIN 4109 Sonstige Hinweisea

A

Schutzbedürftige Räume grenzen nicht an die Aufzugsanlage, Aufzugsschacht ins Treppenhaus integriert.

Schachtwand ≥ 490 kg/ m2 Treppenraumwand ≥ 380 kg/m2

B1

Schutzbedürftige Räume grenzen an Aufzugsschacht, aber nicht an den Triebwerksraum.

Schachtwand ≥ 580 kg/ m2 Wände des Triebwerk­ raumes ≥ 380 kg/m2 b)

B2

Schutzbedürftige Räume grenzen nicht an den Triebwerksraum.

Schachtwand und die schallübertragenden Wand- und Deckenkonstruktionen (zum schutzbedürftigen Raum) ≥ 580 kg/m2 Flankierende Wände ≥ 250 kg/m2

6 7 8 9 10 11 12

B3 (siehe  Abschn. 5.2)

▶

Schutzbedürftige Räume grenzen an die Aufzugsanlage.

13 14

C

15

Zwischen schutzbedürftigen Räumen und der Aufzugsanlage befinden sich andere Räume.

Schachtwand ≥ 490 kg/ m2 Wände des Triebwerkraumes ≥ 380 kg/m2 b

a

17

b Maschinenraum über Aufenthaltsraum: Decke unter Triebwerksraum ≥ 580 kg/m2.

19 20 21 22 23

Leichte Montagewände können in allen Fällen als flankierende Wände verwendet werden.

Kennzeichnung der baulichen Situation

Lage des Aufzugsschachtes zu den schutzbedürftigen Räumen

Erforderliche flächenbezogene Massen m″ nach Beiblatt 1 zu DIN 4109a

A

Aufzugsschacht ins Treppenhaus integriert.

Schachtwand, m″ ≥ 490 kg/m2 Treppenraumwand, m″ ≥ 380 kg/m2

B1

Aufzugsschacht grenzt an schutzbedürftige Räume.

Schachtwand und alle unmittelbar mit dieser verbundenen Wand- und Deckenkonstruktionen schutzbedürftiger Räume, m ≥ 580 kg/m2. Sonstige flankierende Wände, m ≥ 250 kg/m2

B2

C

Schallbrückenfreie Fuge nach DIN 4109 zwischen Triebwerksraum bzw. Aufzugsschacht und Decken bzw. Wänden der schutzbedürftigen Räume Je Schale ≥ 380 kg/m2

16

18

.. Tab. 7.2  Erforderliche flächenbezogene Massen m‘‘ der Wände und Decken in Abhängigkeit von Lage der schutzbedürftigen Räume zum Aufzugsschacht zur Einhaltung bzw. Unterschreitung des maximal zulässigen A-bewerteten Schalldruckpegels LAFmax = 30 dB (nach VDI 2566-2) für Aufzüge ohne Triebwerksraum

Schallbrückenfreie Fuge nach DIN 4109 zwischen Aufzugsschacht und Decken und Wänden der schutzbedürftigen Räume. Jede Schale, m ≥ 380 kg/m2 Zwischen schutzbedürftigen Räumen und dem Aufzugsschacht befinden sich andere Räume.

Schachtwand, m ≥ 490 kg/m2

Leichte Montagewände können in allen Fällen als flankierende Wände verwendet werden.

a

unterhalb des Kabinenbodens angebrachten Fangbremsen, die ähnlich wie Scheibenbremsen wirken. Ihre Fangkeile werden kneifzangenähnlich gegen die Führungsschienen gepresst und bewirken einen Nothalt, der nicht ruckartig, sondern sanft erfolgen muss. Alle zwei Jahre prüfen Sachverständige Sicherheit und Funktionsfähigkeit einer Aufzugsanlage. zz Personenaufzüge mit Seilantrieb für Wohnhäuser

zz Sicherheit

Die Statistiken der Versicherungsunternehmer weisen Aufzüge als sichere Fortbewegungsmittel aus. Die Kabinen von Seilaufzügen hängen an mehreren mehrlitzigen Seilen. Die Anzahl hängt von einem Sicherheitsfaktor ab, der nach DIN EN 81-1 ermittelt wird. Abhängig von der Anzahl der eingesetzten Seile ist der Sicherheitsfaktor (mehrfaches des zulässigen Höchstgewichtes), z. B. bei  2  Seilen Faktor  16, bei 3 Seilen Faktor 12 usw. Sollte dennoch ein Notfall eintreten (wird bereits angenommen, wenn die planmäßige Kabinengeschwindigkeit um 15 % überschritten wird), löst eine automatische Fangvorrichtung eine Notbremsung aus. Die Fangvorrichtung ist unabhängig von allen elektrischen Systemen und daher auch bei Stromausfall wirksam. Herzstück sind die

Nach DIN 15 306 „Personenaufzüge für Wohnhäuser“ werden 3 Typen von Personenaufzügen angestrebt (. Abb. 7.6 und 7.7): Kleiner Aufzug mit 320 kg und 450 kg Tragfähigkeit für die Benutzung durch Personen; Lichte Fahrkorbgrundfläche: 0,9 m × 1,0 m bzw. 1,0 m × 1,2 m. (Sollte nur ausnahmsweise vorgesehen werden. Nicht geeignet zum Transport von z. B. Kinderwagen und Rollstühlen). Mittlerer Aufzug mit 630 kg Tragfähigkeit für die Benutzung durch Personen wie auch von Kinderwagen und Rollstühlen. Lichte Fahrkorbgrundfläche: 1,10 × 1,40 m. Großer Aufzug mit 1.000 kg Tragfähigkeit für die Benutzung durch Personen wie auch von Krankentragen und Möbeln. Lichte Fahrkorbgrundfläche: 1,10 × 2,10 m.

-

7

569 7.1 • Aufzugsanlagen

.. Tab. 7.3  Firmenneutrale Maße für Personenaufzüge für den Wohnungsbau (nach DIN 15 306), siehe Abb. 7.16 Parameter

Nennge­ schwindigkeit νn

Tragfähigkeit 320 kg

Fahrkorbhöhe h4

2,20 m

Fahrkorbtür- und Schachttürenhöhe h3

2,00 m

Schachtgrubentiefe d3

0,40 m/sa

450 kg

630 kg

1.000 kg

2,10 m

1,40 m

0,63 m/s 1,00 m/s

Schachtkopfhöhe h1

1,60 m

1,60 m/s

b

2,00 m/s

b

1,75 m

2,50 m/s

b

2,20 m

0,40 m/s a

3,60 m

0,63 m/s 1,00 m/s

3,70 m

1,60 m/s

b

2,00 m/s

b

4,30 m

2,50 m/s

b

5,00 m

Anmerkung: Die genaue Tragfähigkeit, Nenngeschwindigkeit und Anzahl der Aufzüge müssen durch eine Verkehrsberechnung bestimmt werden. Die Herstellerfirmen bieten eine

0,70

0,80

1,70

1,70

1,10

630 kg

1,70

450 kg

2,60

-

320 kg

1,00

1,20

Verwaltungsgebäude, Wohnheime, Krankenhäuser, Hotels, Kaufhäuser usw. werden heute ausnahmslos mit Aufzugsanlagen ausgerüstet (. Abb. 7.8). Im Allgemeinen sollen sie höhere Förderleistungen als Aufzüge im Wohnungsbau erbringen. DIN 15 309 schlägt für Aufzüge außerhalb des Wohnbereiches vier Typen vor. Es wird weiterhin unterschieden in: Personenaufzüge für normale Nutzung. Aufzüge für normale Nutzung werden hauptsächlich in Bürohäusern, Hotels u. ä. Gebäuden mit höchstens 15 Etagen eingesetzt. Bei höheren Gebäuden sind Aufzüge für intensive Nutzung zu planen. Personenaufzüge für intensive Nutzung. Aufzüge für intensive Nutzung werden hauptsächlich in Hochhäusern mit mehr als 15 Etagen eingesetzt, wobei die Geschwindigkeit des Aufzugs mindestens 2,5 m/s beträgt.

0,90

2,10

zz Personenaufzüge mit Seilantrieb im Nichtwohnungsbau

1,60

1,50

1,10

1,90

Im Regelfall ist mind. ein Fahrkorb zur Aufnahme einer Krankentrage auszulegen, mit einer Grundfläche von 1,10/2,10 m. Die Personenförderkapazität dieses Fahrkorbes ist i. A. größer als der auf diesen Aufzug angewiesene Personenkreis (Förderkapazität: 13  Plätze, jeweils für  20  rechnerische Benutzer = ausreichend für 260 Pers.).

1,00

Keine Standardkonfiguration.

1,50

Nur für hydraulische Aufzüge.

b

1,40

a

3,80 m

1.000 kg

0,90 0,90 .. Abb. 7.6  Personenaufzüge für Wohngebäude nach DIN 15 306 mit einseitig öffnenden Schiebetüren

Kapitel 7 • Förderanlagen

570

1 2

b1 d1

3 Wandbekleidung

4 5 6 7

b2 Grundriss

8 9 10 11 12 abgehängte Decke

13 14 h1

15

h2

Wandbekleidung

16 17 18 19

zz Feuerwehraufzüge Schnitt

20 21 22 23

Bereits im Vorentwurfsstadium sollten Fachfirmen bzw. Fach­ ingenieure für Aufzugsanlagen hinzugezogen werden. Anzahl und Abmessungen der einzuplanenden Aufzüge ergeben sich u. a. aus der Anzahl der Geschosse unter Berücksichtigung stärker frequentierter Geschossebenen (Zugangsebenen, Parkgeschosse, Umkleideräume, Kantine usw.) und temporärer Verkehrsspitzen. Üblicherweise werden nur bis zu drei Aufzüge nebeneinander angeordnet, weitere gegenüberliegend. Personenaufzüge sollten nicht im Durchgangsbereich, sondern möglichst im Nebenschluss zu übrigen Verkehrswegen geplant werden, mit ausreichend bemessener Bewegungsfläche. Vom Hauptzugang aus sollten Aufzugsanlagen leicht erkennbar sein. Als optische Markierung für Ortsfremde kommt eine richtungsweisende Gestaltung des Fußbodens in Betracht und ergänzend hierzu eine die Orientierung unterstützende Leuchtenkonfiguration, eventuell auch ein Anheben der Beleuchtungsstärke. Vor der Fahrschachttürwand soll sich gem. DIN 15 309 eine Bewegungsfläche von mind. der 1,5-fachen Fahrkorbtiefe erstrecken. Bei nebeneinanderliegenden Anlagen soll die Bewegungsfläche ebenfalls das 1,5-fache, jedoch mind. 2,40 m sein. Der Abstand zwischen gegenüberliegenden Fahrschachttürwänden soll mind. der Summe der beiden gegenüberliegenden Fahrkorbtiefen entsprechen, jedoch max. 4,50 m betragen. Im Erdgeschoss von Gebäuden mit stärkerem Personenverkehr ist die Bewegungsfläche vor den Fahrschachttüren entsprechend größer zu bemessen, insbesondere wenn mit Schichtbetrieb zu rechnen ist. Mindestens ein Aufzug muss gem. DIN 18 040 in öffentlich zugänglichen Gebäuden, unabhängig von der Geschosszahl, zur Aufnahme von Rollstühlen geeignet sein mit einer Fahrkorbgrundfläche von ≥ 1,10/1,40 m und einer lichten Türbreite von mind. 90 cm. Die Bewegungsfläche vor den Fahrschachttüren dieser Aufzüge muss der Grundfläche des Fahrkorbes entsprechen, mind. jedoch 1,50/1,50 m groß sein. Eine Anordnung gegenüber abwärtsführenden Treppen und Rampen ist unzulässig. Ab 5 bzw. 6 Geschossen (landesrechtliche Unterschiede) ist zudem ein Fahrkorb von 1,10/2,10 m Grundfläche zur Aufnahme einer Krankentrage bauaufsichtlich vorgeschrieben.

b1 b2 d1 h1 h2

Fahrkorbbreite Türbreite Fahrkorbtiefe Türhöhe Fahrkorbhöhe

.. Abb. 7.7  Fahrkorb und Türabmessungen nach DIN 15 306

Vielzahl firmenspezifischer Standardausführungen an, die mit ihren Abmessungen insofern von der Norm abweichen, als sie geringere Schachtquerschnitte benötigen.

In einigen Bundesländern ist ab einer bestimmten Hochhaushöhe ein Aufzug mit eigenem Fahrschacht (und ggf. mit Triebwerksraum) vorzusehen, der im Bedarfsfall nur der Feuerwehr, nicht aber den Gebäudenutzern als Rettungsweg zur Verfügung steht (Feuerwehraufzug). In jedem Geschoss des Hochhauses muss der Feuerwehraufzug eine Haltestelle haben, von der aus jeder Punkt eines Aufenthaltsraumes in einer bestimmten Entfernung erreichbar sein muss. Fahrkorbgrundfläche: Breite x Tiefe: 1,10 × 2,10 m, Nennlast: ab etwa 1.800 kg, Zugangsbreite: mind. 90 cm. Vorräume sind so groß auszulegen, dass Krankentragen ungehindert transportiert werden können. Lichte Mindestmaße des Fahrkorbes nach DIN EN 81-72:

7

571 7.1 • Aufzugsanlagen

.. Tab. 7.4  Firmenneutrale Maße für Personenaufzüge für den Nichtwohnungsbau nach DIN 15 309. Parameter

Nenngeschwindigkeit νn

normale Nutzung

intensive Nutzung

Tragfähigkeit 630 kg

800 kg

1.000 kg/

1.275 kg

1.600 kg

1.800 kg

2.000 kg

1.275 kg Fahrkorbhöhe h4

2,20 m

Fahrkorbtür- und Schachttürenhöhe h3

2,10 m

Schachtgrubentiefe d3

0,63 m/s

2,30 m

2,40 m

1,40 m

a

1,00 m/s

Schachtkopfhöhe h1

1,60 m/s

1,60 m

2,00 m/s

a

1,75 m

2,50 m/s

a

2,20 m

3,00 m/s

a

3,20 m

3,50 m/s

3,40 m

4,00 m/sb

3,80 m

5,00 m/sb

3,80 m

6,00 m/s

4,00 m

b

0,63 m/s

3,80 m

4,20 m

1,60 m/s

4,00 m

4,20 m

2,00 m/s

a

4,40 m

2,50 m/s

a

5,00 m

3,00 m/s

a

a

1,00 m/s

5,20 m

5,50 m 5,50 m

3,50 m/sb

5,70 m

4,00 m/sb

5,70 m

5,00 m/sb

5,70 m

6,00 m/sb

6,20 m

a

Keine Standardkonfiguration.

b

Vorteile durch reduzierten Pufferhub.

1,10 × 2,10 m. Die stromführenden Leitungen sind baulich von denen anderer Aufzüge zu trennen und besonders gegen Brandeinwirkung zu schützen. Eine Ersatzstromanlage muss den sicheren Betrieb der Anlage gewährleisten. Ggf. kann auch eine Druckbelüftung der Schächte gefordert werden. Auf die nach Landesrecht bestehenden Unterschiede in den Vorschriften für Feuerwehraufzüge wird hingewiesen. Auch unterschiedliche Vorgaben der Kommunen sind möglich. zz Bettenaufzüge

Bettenaufzüge werden hier nicht angeführt, da die technische Ausstattung von Krankenhäusern, Kliniken usw. ein spezielles Fachgebiet darstellt. Angaben über Abmessungen von Bettenaufzügen finden sich in DIN 15 309.

zz Personen-Umlaufaufzüge

Seit 1974 dürfen sogenannte „Paternoster“ gem. früherer AufzV nicht mehr errichtet, bestehende Anlagen jedoch bis auf weiteres betrieben werden. zz Die bauliche Ausbildung von zur Personenbeförderung geeigneten Aufzugsanlagen mit Seilantrieb

Im Fahrschacht bewegen sich Fahrkorb und Gegengewicht zwischen Führungsschienen auf und ab (. Abb. 7.9). Der Fahrkorb besteht aus einem mit nicht brennbarem Material verkleideten Stahlrahmengerüst. Fangvorrichtungen sichern den Fahrkorb gegen Absturz und Fang nach oben. Es ist allgemein üblich, zerlegbare Fahrkörbe vor Witterungseinflüssen geschützt innerhalb des Schachtes zusammenzubauen.

572

1

Kapitel 7 • Förderanlagen

2,00 1,10

2,20 1,60

2,00 1,35

4 5 6 7

0,90

0,90

1.000 kg

0,90

1,60

2,40 1,60

1,40

1,40 800 kg

2,20

630 kg

2,20

3

1,40 2,10

2

2,50 2,00

1,10

1.275 kg

1,40 2,20

1.000 kg

2,60

1.000 kg

2,10

9

1,40 2,20

8

10

1.275 kg

16 17 18

3,00 2,35

2,10

1,40 (2,20a)

14 15

2,70

2,60 2,00

1,10

1.600 kg

1,10

1.600 kg

1,60 2,50

13

0,80

1,60 2,50

12

1,10

1,10

2,30

11

1,20

3,00 2,35

19

21

2.000 kg

1,70 2,60

20

22 23

1,20 .. Abb. 7.8  Personenaufzüge für andere als Wohngebäude (Verwaltungsgebäude, Kaufhäuser, Hotels usw.) nach DIN 15 309 für normale und intensive Nutzung. (Auszug DIN 15 309, siehe . Tab. 7.4.) (a Nur bei Nenngeschwindigkeit 2,50 m/s)

7

573 7.1 • Aufzugsanlagen

20-25

25-35

10

Triebwerksraum

20-25

30-35

40-45

Treibscheibe

Schachtkopf

> 2,00

Breitkörbe

Freiflächenmasse als ungefährer Anhalt Tiefkörbe

Fahrkorb

Aufsetzpuffer

Schachtgrube

Gegengewicht

.. Abb. 7.9  Personenaufzug mit Seilantrieb

Ein lohnintensives Bearbeiten von Einbringöffnungen entfällt auf diese Weise. Die Ausstattung und Gestaltung (Materialien, Farben, Beleuchtung) des Fahrkorbinneren können mit der Herstellerfirma vereinbart werden. Spiegel bewirken eine optische Vergrößerung enger Kabinen und schützen erfahrungsgemäß weitgehend vor Vandalismus. Ein Breitkorb (. Abb. 7.10) mit seiner verhältnismäßig breiten Türöffnung schafft beim Personenverkehr im Allgemeinen gute Voraussetzungen für zügige Be- und Entladevorgänge (minimale Verweilzeiten). Tiefkörbe, ggf. mit Durchladung, eignen sich zum Transport von Krankentragen wie auch zum Transport größerer Lasten (. Abb. 7.5 und 7.6). Die relativ große erforderliche Stauraumtiefe (1,5-fache bzw. im Wohnungsbau 1-fache Korbtiefe, zwischen Fahrschachtwand und gegenüberliegender Wand gemessen) kann jedoch Probleme aufwerfen. Übereck angeordnete Fahrkorbführungsschienen ermöglichen bei optimaler Ausnutzung des Schachtquerschnittes eine Fahrkorbvariante mit um 90° wechselnden Zugängen. Die Anlagekosten dieser Variante liegen jedoch verhältnismäßig hoch. Das Gegengewicht gleicht in der Regel das Fahrkorbgewicht zuzüglich der halben zulässigen Nutzlast aus, so dass die erforderliche Antriebsenergie verringert werden kann. Außerdem trägt das Gegengewicht dazu bei, den Reibungsschluss zwischen Tragseil und Treibscheibe zu verbessern.

Tiefkorb mit Durchladung

Übereckanordnung (Sonderfall)

.. Abb. 7.10  Varianten der Fahrkorbanordnung nicht genormter Personenaufzüge. Der erforderliche Schachtquerschnitt errechnet sich aus der notwendigen Fahrkorbgrundfläche zuzüglich der Freiflächen zwischen Fahrkorbinnenseite und Schachtwand

Aufzugsschächte  bilden in sich abgeschlossene röhrenför-

mige Brandabschnitte. Feuer und Rauch sollen im Brandfall nicht in den Schacht eindringen können. Bis zu 3 Aufzüge dürfen (Bauaufsichtsrecht der Länder) in einem Aufzugschacht zusammengefasst werden (. Abb. 7.11 und 7.12). Dieser ist innerhalb von Gebäuden feuerbeständig auszubilden, d. h. im Regelfall 24 cm dick aus Mauerwerk oder 25 cm dick aus Stahlbeton, unter Berücksichtigung der einzubauenden Ankerschienen. Dies gilt auch für Aufzugsschächte mit integriertem Triebwerk. Türen in der Qualität T90 sind feuerhemmend, aber nicht rauchdicht. Fahrschachttüren für Schächte, die DIN 4102 entsprechen, können die Forderungen nach F90 allerdings kaum erfüllen, da sie ein Eindringen von Rauch und Löschwasser nicht verhindern. Ohne eigenen Schacht, jedoch innerhalb eines Treppenraumes und durch Gerüste sicher umkleidet, sind Aufzüge, landesrechtlich unterschiedlich, z. T. bis zu 5 bzw. 6 Geschosse hoch zulässig. Der Fahrschachtquerschnitt ist abhängig von: der erforderlichen Fahrkorbgrundflächengröße, der gewählten Form und Anordnung der Fahrkorbgrundfläche im Fahrschacht (unter Berücksichtigung von Führungsschienen und Gegengewicht).

--

Der erforderliche Schachtquerschnitt kann für einen Gebäudeentwurf gem. . Tab. 7.3 und 7.4 firmenneutral angenom-

574

Kapitel 7 • Förderanlagen

20

1 2 3 4

Fahrkorb Fahrkorb

Fahrkorb

Fahrkorb

Fahrkorb

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

.. Abb. 7.11  Bis zu drei Aufzüge dürfen in einem Schacht zusammengefasst werden. Mindestens einer sollte zur Aufnahme einer Krankentrage geeignet sein, ggf. wie hier dargestellt als Tiefkorb mit Durchladung

men und ggf. später im Einvernehmen mit der Aufzugsfirma relativiert werden. Die Dimensionsvorschläge der DIN 15 309 sind eher großzügig bemessen. Einrichtungen wie Elektrokabel und Rohrleitungen, die nicht für den Betrieb der Aufzugsanlage benötigt werden, gehören nicht in den Fahrschacht. Ventilationsöffnungen von ca. 1 % der Schachtgrundfläche führen entweder ins Freie oder in den Triebwerksraum, Rauchabzugsöffnungen von mind. 2,5 % (in einigen Bundesländern wie Brandenburg mind. 5 % bzw. ≥ 0,2 m²) der Schachtgrundfläche aber ≥ 0,1 m² entweder direkt oder über einen Schacht ins Freie. Im Fahrschacht ist eine Vielzahl von Verankerungen vorzusehen, insbesondere für die Führungsschienen von Fahrkorb und Gegengewicht, aber auch zur Befestigung von Rüstlagen während der Montagearbeiten in jedem Geschoss. Zur Befestigung von Führungsschienen erhalten die zumeist in Beton erstellten Schächte Ankerschienen mit angeschweißten oder geschraubten Ankern (keine mit durchgesteckten Ankern) in 2,00 bis 2,50 m Abständen. Gemauerte Schächte erhalten Aussparungen oder sog. Ankerschienensteine oder Betonbalken. Dübelungen kommen nicht mehr in Betracht. Das gleiche gilt für Rüstbodenhalterungen (. Abb. 7.13). Rüstböden werden an den Haltepunkten, am Schachtkopf, ggf. auch zwischen weit auseinanderliegenden Haltestellen und an Notzugangstüren benötigt. Gemauerte Schächte erhalten pro Bühne mind. vier oder mehr Rüstlöcher von ca. 15/15 cm 0,5 m unterhalb jeder Haltestelle zum Einlegen von Rüstbalken. Weitere Rüstlöcher sind 2 m unterhalb der Schachtdecke vorzusehen. Schächte aus Beton werden mit Ankerschienen zum Befestigen von Rüstbügeln oder Rüsthülsen ausgestattet. Die genaue Lage der Aussparungen in gemauerten bzw. Ankerschienen in betonierten Schächten ist frühzeitig bei der ausführenden Aufzugsfirma zu erfragen. Rüstbodenhalterungen können entfallen, wenn die ausführende Firma mobile auf- und niederfahrende Arbeitsplattformen einsetzt. Am untersten Ende des Fahrschachtes befindet sich die Schachtgrube, die auf der Schachtsohle mit Wartungsarbeiten beschäftigten Personen ein Mindestmaß an Sicherheit

.. Abb. 7.12  Bei der Bemessung eines gemeinsamen Schachtes für Aufzugsgruppen sind 20 cm für die Konstruktion zwischen 2 Fahrbahnen den Mindestschachtbreiten für Einzelaufzüge hinzuzurechnen

bietet (. Abb. 7.14). Sie ist mit Aufsetzpuffern ausgestattet und je nach Betriebsgeschwindigkeit und Tragfähigkeit der Anlage zwischen 1,40 und 2,80 m tief (es sind auch kleinere Maße möglich). Leiterähnliche Abstiegseinrichtungen erleichtern den Zutritt. Ab 2,50 m Tiefe ist ein seitlicher Zugang mit kontaktgesicherter Tür vorzusehen. Schächte sollen möglichst nicht über begehbaren Räumen liegen. Sind betretbare Räume unterhalb eines Fahrschachtes unvermeidbar, muss die Schachtgrubensohle für eine Verkehrslast von mind. 500 kg/ m² bemessen sein. Als Schachtkopf bezeichnet man den Abstand zwischen Oberkante Fußboden des obersten Haltepunktes und der Schachtdecke. Er beträgt 3,70 bis 4,40 m (oder kleiner) für Aufzüge mit Betriebsgeschwindigkeiten bis zu 1 m/s, was bedeutet, dass die Schachtdecke im Regelfall über die oberste Geschossdecke hinausragt. Die zwischen Kabinendach und Schachtdecke verbleibende Höhe (Überfahrweg bzw. Schutzraum) kann im Störungsfalle als „Bremsweg“ in Anspruch genommen werden und ermöglicht zudem eine gefahrlose Wartung und Prüfung vom Kabinendach aus. Über dem Schachtkopf befindet sich im Regelfall der Triebwerksraum (. Abb. 7.15). Der Triebwerksraum ist in seiner Grundfläche größer als der Fahrschachtquerschnitt und unterliegt in seiner räumlichen Ausbildung bestimmten Regeln. (In vielen Fällen werden heute allerdings Aufzüge ohne Triebwerksraum erstellt.) Die lichte Mindesthöhe von 2,00 m ist ausreichend für Anlagen mit Betriebsgeschwindigkeiten bis zu 1 m/s. Abgesehen von hier nicht erwähnten kleineren Anlageteilen befinden sich im Triebwerksraum: der Antriebsmotor mit Treibscheibe und Getriebe sowie ein Schaltschrank. Aufzugsfremde Einrichtungen zum Belüften oder Beheizen dieser Räume dürfen bis auf Heizkörper in Triebwerksräumen nicht untergebracht werden. Der Boden des Triebwerksraumes soll möglichst in einer Ebene liegen. Wände, Decken und Fußboden müssen, sofern sie nicht landesrechtlich feuerbeständig auszuführen sind, zumindest aus nicht brennbaren Baustoffen bestehen. Zugangswege und die Türen zu den

7

575 7.1 • Aufzugsanlagen

.. Tab. 7.5  Fahrkorbgrundfläche (nach DIN EN 81-1) für Personenund Lastenaufzüge

100a

0,37

900

2,20

180

0,58

975

2,35

225

0,70

1.000

2,40

300

0,90

1.050

2,50

375

1,10

1.125

2,65

400

1,17

1.200

2,80

450

1,30

1.250

2,90

525

1,45

1.275

2,95

600

1,60

1.350

3,10

630

1,66

1.425

3,25

675

1,75

1.500

3,40

750

1,90

1.600

3,56

800

2,00

2.000

4,20

825

2,05

2.500

5,00

b

c

a

Minimum für einen 1-Personen-Aufzug.

b

Minimum für einen 2-Personen-Aufzug.

OKFF

OKFF

Größte Nutzfläche des Fahrkorbes m2

Bei mehr als 2.500 kg sind 0,16 m2 je 100 kg hinzuzufügen. Für Zwischenwerte der Nennlast kann die Nutzfläche linear interpoliert werden. c

.. Tab. 7.6  Personenzahl und Fahrkorbgrundfläche nach DIN EN 81-1 für Personenaufzüge. Anzahl der Personen

Minimale Nutzfläche im Fahrkorb m2

Anzahl der Personen

Minimale Nutzfläche im Fahrkorb m2

1

0,28

11

1,87

2

0,49

12

2,01

3

0,60

13

2,15

4

0,79

14

2,29

5

0,98

15

2,43

6

1,17

16

2,57

7

1,31

17

2,71

8

1,45

18

2,85

9

1,59

19

2,99

10

1,73

20

3,13

Bei mehr als 20 Personen muss je Person eine Fläche von 0,115 m2 zusätzlich zur Verfügung stehen.

Triebwerksräumen müssen eine lichte Mindestbreite von 0,60 m bei einer lichten Mindesthöhe von 1,80 m haben. Leitern können vorgesehen werden, wenn sie die Bedingungen

50

Nennlast (Masse) kg

15

Größte Nutzfläche des Fahrkorbes m2

25

Nennlast (Masse) kg

A

B

.. Abb. 7.13  Halterungen für Rüstböden innerhalb des Fahrschachtes aus Beton (A) und Mauerwerk (B)

4 Ausstieg

3 2

1

500 kg/m2 A 1 2 3 4

B

C

Ernergieverzehrende Puffer Begehbarer Raum Kabine Gegengewicht

.. Abb. 7.14  Von der Standardausbildung abweichende Schachtgrubenausbildungen gem. DIN EN 81. A Bei Schachtgrubentiefen von 1,50–2,50 m ist für jeden Aufzug bauseitig ein unfallsicherer Abstieg vorzusehen. B Bei Schachtgrubentiefen von mehr als 2,50 m ist für jeden Aufzug eine Zugangstür von mind. 1,40 m Höhe vorzusehen. C Ist die Fläche unter der Schachtgrube begehbar, sind Sicherheitsvorkehrungen zu treffen: entweder ist ein Pfeiler unter dem Gegengewicht vorzusehen oder das Gegengewicht mit einer Fangvorrichtung auszurüsten. Erforderliche Tragfähigkeit der Schachtsohle: mind. 500 kg/m².

der DIN EN 81 erfüllen. Die feuerbeständig auszuführenden Türen müssen nach außen aufschlagen. Triebwerksräume dürfen nicht so ausgebildet werden, dass sie als Durchgang zu betriebsfremden Räumen benutzt werden können. Montageträger oder Lasthaken von etwa 1 t Tragkraft, oberhalb des Triebwerks angeordnet, erleichtern den Austausch von Triebwerksteilen. Triebwerk und Schaltschrank werden nach Möglichkeit von oben mit einem Baukran eingebracht oder aber unten in den Schacht eingefahren und mittels Flaschenzug bis zur obersten Haltestelle gezogen. Der Weitertransport kann durch eine Montageluke erleichtert werden, die sich oberhalb der obersten Haltestellentür befindet und in den Triebwerksraum führt. Triebwerksräume müssen be- und entlüftet werden, ihre Raumtemperatur soll +5 °C nicht unter- und +40 °C nicht überschreiten. Aus Schallschutzgründen wird der Maschinensatz mit Fundamentrahmen, Antriebsmotor, Treibscheibe und Getriebe auf schwingungsdämpfende Federelemente gesetzt. Auch die Schaltgeräte sollten entsprechend körperschallgedämmt installiert werden. Dicke Vollbetonplatten (≥ 25 cm) als Schachtdecke, schwere Wände sowie mit schallschlucken-

576

1

A

d3

A

b1

Triebwerksraum h2

2

Kapitel 7 • Förderanlagen

b2

3

d1

Grundriss B - B Grundriss A - A

4

1 h1

5

2 B

6

B

7 8 9

1 2 3 4

Montageöffnung Oberste Haltestelle Unterste Haltestelle Höhenschnitt durch Schacht und Triebwerksraum

b1 b2 d1 d2 d3 h1 h2

Schachtbreite Triebwerksraumbreite Schachttiefe Schachtgrubentiefe Triebwerksraumtiefe Schachtkopfhöhe Triebwerksraumhöhe

10 3

11

d2

12 13

4

Schnitt

14

.. Abb. 7.15  Elektrisch angetriebener Aufzug nach DIN 15 306 (Abmessungen siehe . Tab. 7.3)

15

dem Material verkleidete Triebwerksraumdecken können die Ausbreitung des Luftschalls erheblich vermindern. Die Schachtdecke mit ihren Aussparungen zum Schacht hin kann erst nach Auftragsvergabe, entsprechend den Angaben der Aufzugsfirma, hergestellt werden, unter Berücksichtigung von Verkehrslast (ca. 500 kg/m²) und Einzellasten der Betriebssteile. Putzarbeiten sollten vor, Estricharbeiten nach der Montage der maschinellen Anlageteile vorgenommen werden. Bei der Grundrissdisposition üblicher Aufzugsanlagen sollte berücksichtigt werden, dass die vorzugsweise gewählte Anordnung des Maschinenraumes über dem Fahrschacht gestalterische Probleme aufwirft. Der Aufbau des Maschinenraumes überragt ein flaches Dach unter Berücksichtigung der

16 17 18 19 20

Schachtkopfhöhe immerhin um mind. 2,50 m (siehe auch . Abb. 7.17, 7.18, 7.19). Triebwerksraumlose Aufzüge werfen dieses Problem nicht auf. Eine Anordnung des Triebwerkraumes im Keller neben dem Fahrschacht ermöglicht es, den Aufbau über dem Fahrschacht etwa 60–80 cm niedriger zu halten. Der dort befindliche Rollenraum benötigt eine lichte Mindesthöhe von nur 1,40 m (Mindestfreiraum über den Umlenkrollen: 30 cm). Höhere Kosten und ein größerer Seilverschleiß beschränken diese Variante jedoch auf Ausnahmefälle (. Abb. 7.20). Aufzugsanlagen müssen ggf. in eine Ersatzstromversorgung einbezogen werden. In Einkaufszentren werden sog. „Powerpacks“ verwendet, wenn keine Netzersatzanlage

21 22 23

.. Abb. 7.17  Zugangsvarianten zu Triebwerksräumen über Dach. Treppenaufstiege sollten im Lichten nicht schmaler als 70 cm sein. Montagehaken über den Zugängen erleichtern den Transport schwerer Maschinenteile. A Direkt in den Triebwerksraum führende Treppe. Die Triebwerksraumtür ist unten vorzusehen. Ein Dachausstieg auf diesem Weg ist nicht möglich, da der Triebwerksraum weder als Durchgang zu anderen Räumen noch als Dachausstieg dienen darf. B Einschubtreppen sind i. A. nicht feuerbeständig. Sofern sie nicht ins Freie führen, wird daher ein Vorraum erforderlich, von dem aus auch das Dach betreten werden kann. Der großen Höhe des Schachtkopfes wegen empfiehlt es sich meist, die Einschubtreppe nur geschosshoch vorzusehen und Differenzstufen für die verbleibende Höhendifferenz anzuordnen. Eine fest eingebaute Treppe ist vorzusehen. C Ins Freie führende Einschubtreppen müssen gegen Eindringen von Regenwasser und Schnee gesichert sein. Der Ausstieg am Dach sollte beleuchtet sein. Nur ausnahmsweise vorzusehen, weil bei Eis und Schnee ein sicherer und ungehinderter Zugang nicht immer gewährleistet ist

7

577

2,00

b1

d1

b2 = b1

h1

d3 = d1

2,00

7.1 • Aufzugsanlagen

2,00

Grundriss A - A 1

Triebwerksraum

h2

2

A

d2

A

3

Schnitt

1 2 3

Oberste Haltestelle Unterste Haltestelle Höhenschnitt durch Schacht und Triebwerksraum

b1 b2 d1 d2 d3 h1 h2

Schachtbreite Triebwerksraumbreite Schachttiefe Schachtgrubentiefe Triebwerksraumtiefe Schachtkopfhöhe Triebwerksraumhöhe

.. Abb. 7.16  Hydraulisch angetriebener Aufzug nach DIN 15 306 (Abmessungen siehe . Tab. 7.3)

A

B

C

578

Kapitel 7 • Förderanlagen

1 2 3 4 5 6 7

A

B

9

Schachtabschlusstüren  haben meist den gleichen Öffnungs-

10 11 12

14 15

C

D

.. Abb. 7.18  Als einzelner Dachaufbau, bündig mit der Außenwand, wirkt der Maschinenraum meist störend (A). In der Mehrzahl der Fälle ergibt sich die Möglichkeit, Aufzugs- und Treppenanlage, gemeinsam mit Installationsschächten, in einem vom übrigen Baukörper abgesetzten Treppenturm zusammenzufassen (B, C). Bei Aufzügen ohne Triebwerksraum (D) wird ein wesentlicher Teil des Aufbaus und vollständig der Triebwerksraum eingespart

16 17 18 19 20 21 22 23

B

.. Abb. 7.19  In höheren Gebäuden mit umfangreicher technischer Ausrüstung im Dachbereich kann der Maschinenraum ggf. mit Fortluftventilatoren, Kühltürmen, Einstellplätzen für Fassadenreinigungsanlagen o. ä. in einem Penthouse zusammengefasst werden (A), sofern nicht ein komplettes Geschoss für technische Einrichtungen zur Verfügung steht (B)

8

13

A

vorhanden ist. Für Hochhäuser ist eine Ersatzstromanlage nach den Hochhausrichtlinien der Länder vorgesehen (Beleuchtung von Rettungswegen, Betrieb von Lüftungs-, Wasserdruckerhöhungsanlagen usw.). Für die übrigen Gebäude stellen für den Fall eines Stromausfalles im Triebwerksraum oder am Fahrkorb angebrachte Batterien nur die Betriebsfähigkeit von Fahrkorbbeleuchtung und Notrufeinrichtung (Notglocke) sicher. Ein bei Stromausfall zwischen den Geschossen steckengebliebener Fahrkorb muss eine Evakuierungsmöglichkeit haben z. B. mit Seilzug ab Steuerschrank. Für Hochhäuser wird i. d. R. eine Evakuierungsschaltung vorgesehen, die bewirkt, dass bei Ausfall der öffentlichen Stromversorgung die Fahrkörbe, zumindest nacheinander, in das Eingangsgeschoss fahren, was eine Ersatzstromquelle voraussetzt. Für Feuerwehraufzüge, zum Teil auch für Krankenhausaufzüge, sind dagegen dieselbetriebene Notstromaggregate obligatorisch.

mechanismus wie die dazugehörigen Fahrkorbtüren, wobei die elektrisch angetriebene Fahrkorbtür über eine Mitnehmereinrichtung die Schachttüren bewegt. Ausreichend groß bemessene Rohbautüröffnungen erleichtern den Ausgleich von Toleranzen beim Einbau der Türzargenkonstruktion (der Portale). Im Endausbau müssen die Vorderkanten der Antrittspodeste aller Fahrschachttüren genau übereinanderliegen. Die Ausbildung der Portale ist unter Berücksichtigung der vorgesehenen Wandoberfläche (Putz, Kunststoffplatten, Natur- oder Werkstein) mit der Aufzugsfirma abzustimmen. Fahrkorbtüren sind für Aufzüge, die vorwiegend dem Personenverkehr dienen, sowie für Lastenaufzüge obligatorisch. Stand der Technik sind automatische Schiebetüren für Fahrschacht und Kabine, ausgeführt als zentral öffnende Schiebetüren oder einseitig öffnende Teleskopschiebetüren (. Abb. 7.21). Einseitig öffnende Teleskopschiebetüren lassen bei gleicher Fahrkorbbreite eine geringere Schachtbreite zu, was bei knapp bemessener Flächenvorgabe von Vorteil sein kann. Idealtürbreite: ≥ 1,10 m. Ermöglicht zwei Personen ein gleichzeitiges Ein- und Aussteigen. Behindertengerechte Mindestbreite: 0,90 m gem. DIN EN 81-70. Aufzugstüren enthalten Lichtschrankenleisten (Detektorleisten), um zu vermeiden, dass Personen oder mitgeführte Gegenstände beim Schließen der Türen eingeklemmt werden. Vorraumüberwachungsanlagen mit Ultraschallsensoren können zudem herantretende Personen erfassen und bewirken, dass sich bereits schließende Türen wieder öffnen. zz Steuerungssysteme

Förderleistung und Energieverbrauch einer Aufzugsanlage werden weitgehend von der Art ihrer Steuerung beeinflusst. Die Einteilung der Systemvarianten ist nicht generell fest-

579 7.1 • Aufzugsanlagen

Einseitig öffnende zweiblättrige Schiebetür

Mittig öffnende zweiblättrige Schiebetür

Rollenraum mit Seilumlenkrolle

0,90

0,90

1,70

2,05

.. Abb. 7.21  Einseitig öffnende Teleskopschiebetüren benötigen eine geringere Fahrschachtbreite, zentral öffnende Türen ermöglichen zügigere Füll- und Entleerungsvorgänge

-

Umlenkrolle

Treibscheibe

.. Abb. 7.20  Anordnung des Triebwerkraumes neben dem Fahrschacht

Richtungsabhängige Gruppen-Sammelsteuerung. Übliche Steuerung z. B. in Verwaltungsgebäuden, Kaufhäusern usw. mit mehreren Aufzügen. Eine gemeinsame Außensteuerungsanlage gibt Außensteuerungsbefehle an denjenigen Aufzug weiter, der sich in der gewünschten Fahrtrichtung befindet und dem Anhaltebefehlspunkt am nächsten ist. Zielwahlsteuerung. Moderne Steuerung für Aufzugsanlagen mit vielen Haltestellen: 1. Das Ziel wird eingetippt. 2. Das Display weist einen Aufzug zu. Diese Möglichkeit wird vorwiegend in Hochhäusern eingesetzt. Durch die Zielwahlsteuerung können Aufzüge eingespart werden, z. B. 2–3er Gruppen anstatt 2–4er Gruppen.

-

zz Steuerungszusätze

gelegt, daher kann die hier vorgenommene Unterscheidung von firmenspezifischen Steuerungsbezeichnungen abweichen. Einzelfahrt-Steuerung/Heranholsteuerung (Außentableau mit nur einem Ruftaster). Nur für einfache Anlagen bis zu 3 Haltestellen geeignet. Die Kommandos werden in der zeitlichen Reihenfolge ihrer Eingabe erledigt. Während der Ausführung eines Kommandos wird kein neues Kommando entgegengenommen. Für Lastenaufzüge geeignet, bei denen ein Anhalten des beladenen Fahrkorbs wenig zweckmäßig ist. Einfache Sammelsteuerung (Außentableau mit nur einem Ruftaster). Der Aufzug wickelt alle vorliegenden Steuerbefehle in der eingeschlagenen Fahrtrichtung ab. Anwendung: bei wenig frequentierten Personenaufzügen und bei Lastenaufzügen, die auch der Personenbeförderung dienen. Richtungsabhängige Sammelsteuerung. Die Außentableaus haben Heranhol-Tastschalter für Aufwärts- und Abwärtsfahrt (Zweiknopf-Sammelsteuerung). Alle Fahrbefehle der Innen- und Außensteuerung werden gespeichert. Der in Fahrt befindliche Aufzug fährt nur die in Fahrtrichtung vorliegenden Kommandos ab.

-

Vorzugssteuerung: durch Betätigen eines Schlüsselschalters auf dem Kabinentableau lässt sich der Aufzug von der Außensteuerung abtrennen. Die Kabinen-Innensteuerung ermöglicht beliebige Fahrten wie z. B. Warentransporte. Brandfallsteuerung (nach DIN EN 81-73): Der Aufzug fährt bei Auslösung eines Brandalarms in die festgelegte Haltestelle (i. d. R. das Erdgeschoss) und bleibt dort mit geöffneten Türen stehen. Dabei ertönt ein hörbares Signal, bis die Türen schließen (nach 15 s). Der Aufzug bleibt an der Haltestelle stehen und darf für Normalbetrieb nicht mehr verfügbar sein. Es müssen Einrichtungen zur Verfügung stehen, die der Feuerwehr ein öffnen ermöglicht. Kommt die Brandfallmeldung aus dem EG, hält der Aufzug an der Alternativhaltestelle. Dies ist i. d. R. die Haltestelle, die in Fahrtrichtung vor der Haupthaltestelle liegt.

zz Hydraulische Aufzüge

Ölhydraulische Aufzüge werden bevorzugt dort eingebaut, wo nur kleine bis mittlere Förderhöhen (max. 15–25 m) zu überwinden sind und/oder ein Dachaufbau für den Maschinen-

7

580

Kapitel 7 • Förderanlagen

11

Bei bis zu etwa 3 Haltestellen (ca. 9 m) entsprechen die Anlagekosten von hydraulischen Aufzügen ungefähr denen von Seilaufzügen. Darüber hinausgehende Höhen hydraulischer Aufzugsanlagen bedingen höhere Kosten infolge größerer Knicklänge des Hubkolbens und stärkerer Maschinen (zu heben sind Verkehrslast + Korb, ohne Entlastung durch ein Gegengewicht). Hinsichtlich der Hubkolbenanordnung sind mehrere Systemvarianten zu unterscheiden (. Abb. 7.22). Zentralkolben mit ein- bis dreistufigem Hubkolben (Heber, Stempel, Zylinder). Der Hubkolben wird einschließlich Mantelrohr ins Erdreich eingeführt. Bohrungstiefe für einstufige Hubkolben: etwa Hubhöhe + 1,8–2,0 m ab unterstem Haltepunkt. Vorkehrungen zum Schutz des Hebers vor Grundwassereinwirkung, insbesondere aber gegen Leckagen und damit verbundener Grundwasserverseuchung durch auslaufendes Öl (Leckageüberwachung, Sichtkontrolle) machen die Anordnung von Hebern im Erdreich sehr kostenaufwendig und damit eher zum Ausnahmefall. Auch kommen bei schwierigen Bodenverhältnissen, z. B. anstehendem Fels, Bohrungen gewöhnlich nicht in Betracht. Daher schließt bereits die „Aufzug 2002“ für öffentliche Gebäude den Einsatz von unter dem Fahrkorb angeordneten Hebern aus und sieht dafür seitlich neben dem Fahrkorb angeordnete Heber vor.

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Dezentrale Kolben  (Rucksackvariante), seitlich neben oder

1 2 3 4 5 6 7

A

B

8 9 10

hinter der Kabine angeordnet, erübrigen eine Erdbohrung. Die nutzbare Schachtfläche fällt geringer aus. Infolge des einseitigen Kraftangriffes sind Tragkraft und Kabinenausladung begrenzt. Nur für geringe Förderhöhe (ca. 10 m) geeignet.

13 14

Doppelkolben  (Tandemheber) mit 2 Hebern, die beiderseits

15 16 17 18 19 20 21 22 23

C

D

.. Abb. 7.22  Varianten ölhydraulischer Aufzüge. Förderhöhe und Tragfähigkeit fallen nicht nur systembedingt, sondern auch herstellerbedingt unterschiedlich aus. A Zentrale Anordnung des Hubkolbens. Technisch einfachste Variante. Dichtheits-Probleme (Grundwasserschutz und Wasserdichtheit der Bodenplatte) machen zentrale Hubkolben zur Ausnahme. In öffentlichen Gebäuden gem. „Aufzug 2002“ nicht mehr anwendbar. B Dezentraler Kolben(Rucksackvariante). Beschränkte Tragkraft. C Doppelkolben, diagonal angeordnet. Ermöglicht breitere und tiefere Korbabmessungen bei höheren Nutzlasten. D Indirekter Antrieb. Seilzug und Umlenkrolle auf dem Kopf des seitlich angeordneten Hebers bewirken eine Verdopplung der Förderhöhe gegenüber der Hubhöhe. Für größere Höhen geeignet. Auch in Tandemausführung mit zwei Hebern möglich

raum vermieden werden soll. Als Antrieb dienen Hubkolben unter oder neben dem Fahrkorb. Ab 15 m werden hydraulische Aufzüge nicht mehr sinnvoll eingesetzt. Die Hubgeschwindigkeit ist auf max. 1,0–1,2 m/s begrenzt. Darüber hinausgehende Geschwindigkeiten bedingen Drücke, die technisch nicht schwer zu realisieren sind. Übliche Geschwindigkeiten von Personenaufzügen: 1,0 m/s, von Lastenaufzügen: 0,1–0,65 m/s.

einer Kabine angeordnet werden, eignen sich besonders für größere Lasten und größere Korbabmessungen. Indirekter Antrieb  in Verbindung mit dezentralem oder

Doppelkolben: der Hub eines Kolbens wird mittels Seilen über Umlenkrollen, die sich an den Kolbenköpfen befinden, auf den Korb übertragen. Die Seilführung bewirkt, dass der Fahrkorb im Übersetzungsverhältnis 2:1 bewegt wird: sowohl Förderhöhe als auch Fördergeschwindigkeit verdoppeln sich gegenüber dem Hubkolben. Preislich wirkt sich aus (Beschaffung und Unterhaltung), dass sowohl alle Anforderungen an hydraulische Antriebe als auch die sicherheits­ technischen Anforderungen an Seilantriebe (Fangvorrichtung usw.) zu erfüllen sind. Der Triebwerksraum  mit dem Pumpenaggregat ist möglichst

in der unteren Halteebene bis zu max. 10 m (im Extremfall 25 m) vom Fahrschacht entfernt anzuordnen, am besten unmittelbar neben dem Schacht. Das Antriebsaggregat besteht aus einem Ölbehälter mit darin befindlichem Motor und Pumpe (Unteröl-Aggregat). Da diese beweglichen Teile stän-

581 7.1 • Aufzugsanlagen

dig im Ölbad laufen, ist der Verschleiß gering. Geräusche werden kaum emittiert. Für die Aufwärtsfahrt pumpt das Aggre­gat Öl vom Behälter in den Hubkolben. Beim Absenken bewirkt das Kabinengewicht, dass, ventilgesteuert, das Öl in den Behälter zurückströmt. Der Antriebsmotor ist nur während der Aufwärtsfahrt in Betrieb. Ein von Hand zu betätigendes Not­ablassventil mit sog. Totmann-Steuerung ermöglicht z. B. beim Stromausfall ein langsames Absenken der Kabine. Aggregat und Hubkolben sind durch Hochdruckschläuche (Betriebsdruck bis zu etwa 100 bar) verbunden. Der die Druckschläuche aufnehmende Verbindungskanal zwischen Triebwerksraum und Schacht muss jederzeit einsehbar sein, um austretendes Lecköl erkennen zu können. Mindestgröße des Triebwerksraumes: 3–8 m²; lichte Höhe: 2,00 m. Der Triebwerkszugang ist, entsprechend der im Leckagefall aufzufangenden Ölmenge, schwellenartig auszubilden und der so entstandene Auffang­raum wie auch der Schachtboden mit einem öldichten Anstrich zu versehen. Die vom Maschinenaggregat erzeugte Wärme muss aus dem i. d. R. fensterlosen Triebwerksraum über eine wirkungsvolle Lüftungseinrichtung ins Freie befördert werden.

chen Schachtseiten ist wegen der Länge des Objekts i. d. R. mit erheblichen Komplikationen verbunden. Ölhydraulische Aufzüge bieten folgende Vorteile: Ein Dachaufbau entfällt. Hohe Tragkraft im Bereich geringer Förderhöhen. Für nachträglichen Einbau besser geeignet als Seilzuganlagen.

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Demgegenüber ist die Verwendbarkeit ölhydraulischer Aufzüge eingeschränkt: Die Fahrgeschwindigkeit ist relativ niedrig. Die maximale Hubhöhe liegt, technisch vertretbar, zwischen 15 und 25 m, je nach Systemvariante. (Gebaut wurden schon Anlagen von 40 m Förderhöhe). Es werden größere Motorleistungen als bei Seilantrieben erforderlich und es wird mehr Energie verbraucht; u. a. ein Kostenfaktor. Die „Aufzug 2010 (AMEV)“ empfiehlt, in öffentlichen Gebäuden aus Grund des Umweltschutzes auf hydraulische Aufzüge zu verzichten.

zz Allgemeines

zz Aufzüge für Behinderte

Die Inanspruchnahme hydraulischer Aufzüge sollte eine Frequenz von 150  Fahrten pro Tag nicht überschreiten (entspricht in etwa der Inanspruchnahme in Wohnhäusern). Andernfalls entwickelt sich systembedingt zu viel Wärme, die u. U. durch ein besonderes Ölkühlsystem abzuführen wäre. Bei stark genutzten ölhydraulischen Aufzügen können infolge Verduns­tung warmen Hydrauliköls an Leckstellen Geruchsbelästigungen auftreten. Mittlerweile sind auch Hydraulikanlagen ohne Maschinenraum lieferbar. Hierzu wird ein Kompaktgerät in die Schachtwand integriert oder davor angeordnet. Dies setzt eine brandschutztechnische Zustimmung voraus. Unterhalb der untersten Haltestelle ist eine  1,20– 1,50 m (Sonderkonstruktion bis 0,4 m sind möglich) tiefe Schachtgrube, an der obersten Haltestelle über dem Fahrkorb ein freier Raum von 0,80–1,20 m Höhe erforderlich. Ein Montageträger oder Lasthaken im Schachtkopf erleichtert bei Reparaturarbeiten das Auswechseln schwerer Teile. Die Bauhöhe des Trägers ist bei der Festlegung der Schachtkopfhöhe zu berücksichtigen. Auch die Schächte hydraulischer Aufzüge sind mit einer ins Freie mündenden Rauchabzugsöffnung (je nach Bundesland 2,5–5 % der Fahrschachtgrundfläche bzw. 0,1 oder 0,2 m²) zu versehen. Im Übrigen werden an Fahrschächte, Fahrkörbe und Türen die gleichen Anforderungen wie an Seilaufzüge gestellt. Einstufige Heber sind in den Anlagekosten wie auch in der Unterhaltung wirtschaftlicher als mehrstufige Heber (Teleskopheber), die Sonderfällen vorbehalten bleiben. Es empfiehlt sich, einstufige Heber frühzeitig mit Hilfe eines Baukranes einzufahren, zumindest vor dem Schließen der Schachtdecke. Ein seitliches Einbringen über eine der seitli-

Ein Personenaufzug für Behinderte ist gem. DIN 18 040 vorzusehen in Neubauten, bei baulichen Veränderungen und Nutzungsänderungen von: öffentlich zugängigen Gebäuden. Als öffentlich zugänglich gelten praktisch alle Gebäude, die nicht ausschließlich Wohnzwecken dienen. Arbeitsstätten, die nach ihrer Art für die Beschäftigung Behinderter geeignet sind.

-

In DIN EN 81-70 sind Sicherheitsregeln für die Konstruktion von Aufzügen für Personen mit Behinderungen beschrieben. Es werden 3 Aufzugstypen unterschieden: Aufzugstyp 1 – Fahrkorbabmessungen 1,0/1,25 m (450 kg); ermöglicht den Zugang für einen Rollstuhlbenutzer, der einen Rollstuhl nach DIN EN 12 183 oder einen elektrisch angetriebenen Rollstuhl der Klasse A nach DIN EN 12 184 benutzt. Aufzugstyp 2 – Fahrkorbabmessungen 1,1/1,4 m (630 kg); ermöglicht den Zugang für einen Rollstuhlbenutzer, der einen Rollstuhl nach DIN EN 12 183 oder einen elek­trisch angetriebenen Rollstuhl der Klasse A oder B nach DIN EN 12 184 benutzt sowie einer Begleitperson. Aufzugstyp 3 – Fahrkorbabmessungen 2,0/1,4 m (1.275 kg) ermöglicht den Zugang für einen Rollstuhlbenutzer, der einen Rollstuhl nach DIN EN 12 183 oder einen elektrisch angetriebenen Rollstuhl der Klassen A, B oder C nach DIN EN 12 184 benutzt, sowie weiteren Personen; ausreichender Wenderaum für Personen mit Rollstühlen A oder B und mit Gehhilfen.

-

7

582

Kapitel 7 • Förderanlagen

1,10

1

3

Aufzug

1,40

2

4 5 6 7

1,50

8 Bewegungsfläche

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

1,50 .. Abb. 7.23  Personenaufzug (Typ 2) für Behinderte. Mindestmaße für Fahrkorb, Türbreite und Bewegungsfläche (verschiebbar) vor Fahrschachttüren

Die Zugangsbreiten sollen 80 cm (Typ 1), 90 cm (Typ 2) bzw. 1,1 m (Typ 3) aufweisen (. Abb. 7.23). Weitere Regeln über Anordnung von Befehlsgebern, Signale, Bedienungen sind in den o. g. Normen aufgeführt. Zur Überwindung nur geringer Niveauunterschiede bieten sich folgende Behindertenaufzüge an, die sich auch für einen nachträglichen Einbau eignen: Hebebühnen, Treppenaufzüge (siehe DIN EN 81-40,41).

--

Daneben gibt es eine Fülle von Sonderkonstruktionen, die hier nicht alle behandelt werden können. Hebebühnen (Plattform­ aufzüge), ursprünglich zum Heben von Lasten im gewerblichindustriellen Bereich entwickelt, werden für den Rollstuhltransport vornehmlich im Außenbereich eingesetzt, z. B. zur Überwindung von Treppen anstelle von sehr viel Platz beanspruchenden Rampen. (Zur Überbrückung allein einer Stufenhöhe von 18 cm wird bei 6 % vorgegebenem Maximalgefälle eine Rampe von 3 m Länge benötigt.) Die Förderhöhe darf meist höchstens dem Niveauunterschied zwischen Erdgleiche und 1. Obergeschoss entsprechen. Die wichtigsten Varianten: Scherenhubtische. Die Plattform wird durch eine hydraulisch bewegte Schere auf- und abbewegt.

-

Plattformen mit zentralem hydraulischem Hubkolben (setzt die Möglichkeit einer Bohrung unterhalb der Plattform voraus). Plattformen mit indirektem hydraulischem Antrieb. Plattformen mit elektromotorisch betriebenem Schneckenantrieb.

Die Grundfläche der Plattform muss mind. 0,9/1,0 m groß sein, darf aber 2,0 m² nicht überschreiten. Zulässige Trag­ fähigkeit: mind. 225 kg, max. 300 kg. An mind. einer Seite der Plattform muss sich eine mind. 1 m hohe stabile Begrenzungsfläche mit einem Handlauf in 90 cm Höhe befinden (ggf. auch ein Klappsitz). Die übrigen Seiten erhalten ein Geländer (bis auf die Zugangsseite), sofern eine Fahrbahnverkleidung über die gesamte Förderhöhe nicht vorhanden ist. Es sollte beachtet werden, dass die Plattform auch zugangsseitig eine Absturzsicherung besitzt. Wenn der Hubweg unter der abgehobenen Plattform nicht verkleidet ist, besteht Quetschgefahr.

0,90

9

--

Treppenlifte  zur Überwindung eines Geschosses oder auch größerer Höhendifferenzen sind insbesondere für eine nachträgliche Installation, sowohl innen als auch außen, gut geeignet (. Abb. 7.24). Fördermittel: Stehplattformen, Sitze, Plattformen für Rollstühle.

--

Die Trag- und Führungskonstruktion befindet sich seitlich an einer Treppenwange und wird entweder an einer Wand oder auf dem Treppenlauf befestigt. Auch Stahlgerüste innerhalb eines Treppenauges können in Betracht kommen. Meist wird die Fahrbahn wandseitig angeordnet, bei gewendelten Treppen mit Plattformaufzügen für Rollstühle freiwangenseitig. Die Antriebssysteme (mit Drahtseilen, Gelenkketten, Spindeln usw.) werden hier, da eher maschinentechnisch relevant, nicht näher beschrieben. Fahrgeschwindigkeit: max. 0,15 m/s, Tragfähigkeit max. 300 kg. Die Treppennutzung ist für andere Personen vorübergehend eingeschränkt. Hochgeklappt beansprucht das Fördermittel mit ca. 20–40 cm nur wenig Platz. Es sollte jedoch geprüft werden, ob nicht hierdurch allgemein zugängliche Rettungswege unzulässig eingeengt werden. Analog der „Kopfhöhe“ bei üblicher Treppennutzung ist zu beachten, dass bestimmte Durchfahrtshöhen zu über der Anlage befindlichen Bauteilen (Decke, Unterzüge, Treppenlauf) einzuhalten sind. In Wohnhäusern mit Geschosshöhen von 2,75 m, massiven Treppen und üblichem Steigungsverhältnis kann die erforderliche Durchfahrtshöhe für Rollstuhlplattformen Probleme aufwerfen. Es sollte auch darauf geachtet werden, dass am Treppenan- und Treppenaustritt ausreichend Manövrierfläche vorhanden ist. Der motorische Antrieb wird meist entweder am oberen Ende der Fahrbahn oder unterhalb des Austrittspodestes in einem Kasten angeordnet. Auch kann sich das Triebwerk am Fördermittel befinden.

583 7.1 • Aufzugsanlagen

Umwehrungen im Verkehrsbereich

.. Abb. 7.25  Panoramaaufzüge, hier direkt-hydraulisch angetrieben, mit massiver Umkleidung der Führungsschienen (links) und Blechverkleidung (rechts)

Treppenlift mit Stehplattform (rollende Stufe) für Gehbehinderte, ggf. mit zusätzlichem Klappsitz.

Fahrbarer Treppenstuhl für Schwerbehinderte. Zweiter Rollstuhl erforderlich.

Antrieb

Treppenlift mit Rollstuhlplattform. Kurvengängige Treppenlifte werden für bis zu drei aufeinander folgende Geschosse hergestellt. .. Abb. 7.24  Treppenaufzüge für Gehbehinderte, auch für einen nachträglichen Einbau geeignet

zz Panoramaaufzüge

Bei diesen, auch als Glasaufzüge bezeichneten Anlagen kragen transparente Kabinen vor den senkrechten Führungselemen-

ten frei aus. In hohen mehrgeschossigen Innenräumen (Hallen von Hotels, Einkaufszentren) können die z. T. illuminierten, über die gesamte Förderhöhe visuell verfolgbaren Kabinen eine gestalterische Attraktion bilden. Lichteffekte mit Hilfe von Spotlights, Lichtketten und hochglänzenden Verkleidungsteilen verstärken den Eindruck transparenter Leichtigkeit. Panorama- bzw. Glasaufzüge können als Seil­aufzüge oder als Hydraulik-Aufzüge ausgebildet werden. Bei Seilaufzügen sind vertikale Lasten aus Triebwerk, Fahrkorb und Gegengewicht zu berücksichtigen. Gegengewichte werden i. A. verdeckt geführt. Massive Ausbildungen des Traggerüstes (gleichzeitig Umkleidung der Führungsschienen) überwiegen. Bei Hydraulikaufzügen mit mittig angeordnetem Heber wirken auf das Schachtgerüst nur horizontale Kräfte aus Kabinenführung und außermittiger Belastung (Ein- und Ausstieg). Restriktive wasserrechtliche Auflagen erschweren eine Verwendung mittig ins Erdreich zu versenkender Heber jedoch erheblich (Lecküberwachung, Sichtkontrolle der Bohrung). Alternative: seitlich angeordnete Heber in verschiedenen Varianten. Der Triebwerksraum kann beliebig (in max. 10 m Entfernung vom Schacht) angeordnet werden. Sichtbare Technik kann aber auch ein Gestaltungsmittel sein. Wo Verkehrsflächen die Fahrbahn der Kabine tangieren, muss durch Abgrenzungen sichergestellt sein, dass Personen nicht in den Fahrweg geraten können (. Abb. 7.25). Die mind. 2,50 m hohen Umwehrungen bestehen i. d. R. aus Verbund-Sicherheitsglas, zwischen Stützen angeordnet oder ohne Stützen mit geklebten Stößen. Ein aufklappbares Glassegment erleichtert Reinigungsarbeiten innerhalb der Umwehrung. Weitere Einzelheiten enthält DIN EN 81-1. Panoramaaufzüge sind stets Sonderanfertigungen und müssen vom Hersteller nach den Vorstellungen des Architekten jeweils neu entwickelt werden. Entsprechend hoch sind die Kosten. Besonders kostensteigernd sind runde Fahrkörbe mit gerundeten Glasfeldern und Glastüren sowie extrem großflächige Verglasungen. Wie bei anderen Verkehrsmitteln auch, bestehen alle transparenten Flächen aus Verbund-Sicherheitsglas. Der Handlauf darf nicht an den Glasscheiben befestigt werden. Der Schlankheit (Knicklänge) und der Befestigung der Schachtgerüste sollte besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden.

7

584

Kapitel 7 • Förderanlagen

1 2 3 4 5 6 7

.. Abb. 7.26  Schrägaufzug mit Seilantrieb. Seitliche Zugänge ermöglichen mehr als zwei Haltestellen. Soll der Aufzug zum Transport von Krankentragen und größeren Lasten geeignet sein, wird bei einer Fahrkorbgrundfläche von 2,10/1,10 m eine lichte Schachtbreite von ca. 2,50 m erforderlich. .. Abb. 7.28  Fahrtreppen mit Fahrweg in beiden Richtungen

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

.. Abb. 7.27  Fahrtreppe mit fortlaufendem Fahrweg

Vor Auftragserteilung sollte mit dem Hersteller geklärt werden, was dieser mitzuliefern hat bzw. was bauseitige Leistung ist (Fahrbahnumwehrung, Fahrschienenverkleidung usw.). Eine Anordnung von Panoramaaufzügen im Freien wirft in unseren Breitengraden witterungsbedingte Probleme auf: Die Schachttüren sind dem Wetter ausgesetzt, ohne einen ausreichenden Schutz gegenüber allen Witterungseinflüssen bieten zu können. Evtl. sind Schleusen vorzusehen. Die Fahrkörbe müssen beheizbar sein. Insbesondere die Türschwellen sollten durch Beheizung vor Eisbildung geschützt werden. Wasserableitungs- und Korrosionsschutzmaßnahmen sind erforderlich. Bei extremen Witterungsverhältnissen muss die Anlage evtl. abgeschaltet werden.

--

zz Schrägaufzüge

Schrägaufzüge zur Beförderung von Personen und Lasten finden vorzugsweise bei Gebäudereihungen in Hanglage Verwendung, etwa bei Terrassenhäusern. Ein Schrägaufzug kann dann den Transport schwerer und witterungsempfindlicher

Gegenstände übernehmen, die sonst über lange Freitreppen zu transportieren wären. Die Kabine fährt bei Schrägaufzügen auf einer schrägen Ebene, im Regelfall innerhalb eines geschlossenen Schachtes (. Tab. 7.6, . Abb. 7.26). Fahrkorbzugänge befinden sich entweder kopfseitig oder seitlich zur Fahrtrichtung. Im letzteren Falle können mehrere Haltestellen angefahren werden. Als Antriebssysteme kommen Seiltechnik, Kettenantrieb und Zahnstangenantrieb (geräuschvoll) in Betracht. Als Fahrkorbtiefe empfiehlt sich 2,10 m bei 1,10 m Breite. Metallische Teile (Portale, Türrahmen, Türführungselemente, Schwellen) sind vor Eisbildung und Korrosion zu schützen. Elektrisch betriebene (Schrägaufzüge) Aufzüge mit geneigter Fahrbahn sind in DIN EN 81-22 beschrieben. zz Lastenaufzüge

Lastenaufzüge sind vorwiegend zur Beförderung von Waren bestimmt. Sie sind, im Gegensatz zu Güteraufzügen, auch zur Personenbeförderung zugelassen. Einsatzbereiche: Industrie, Kaufhäuser, Bahnhöfe, Hotels, Krankenhäuser. Richtwerte für Lastenaufzüge mit Seilantrieb: Lichte Maschinenraumhöhe: ≥ 2,00 m, Schachtgrube: ≥ 1,40 m, Freiraum zwischen Kabinendach und oberem Schachtabschluss: ≥ 1,30 m, Fahrkorbabmessungen: siehe . Tab. 7.5 gem. DIN EN 81-1.

--

Lastenaufzüge mit Hydraulikantrieb sichern langfristig einen wirtschaftlichen Dauerbetrieb bei beschränkter Förderhöhe (3–9 m, max. 25 m) und hoher Tragkraft. Größeren Förderhöhen setzt, anders als bei Seilantrieben, die zunehmende Knicklänge Grenzen. zz Güteraufzüge

Sie dienen gem. DIN EN 81-31 ausschließlich dem Transport beweglicher Lasten bzw. Güter und dürfen, im Gegen-

585 7.2 • Fahrtreppen

.. Abb. 7.30  Fahrsteige mit gekreuztem Fahrweg

zz Kleingüteraufzüge

.. Abb. 7.29  Fahrtreppe mit unterbrochenem Fahrweg

satz zu Lastenaufzügen, keine Personen befördern. Bei vereinfachten Betriebsbedingungen entsprechen sie hinsichtlich Fahrschacht, Fahrkorb und Triebwerksraum im Wesentlichen den zuvor beschriebenen Personen- und Lastenaufzügen. Die in . Tab. 7.5 angegebene Fahrkorbgrundfläche und Mindesttragfähigkeit gelten auch für Güteraufzüge. zz Vereinfachte Güteraufzüge, Behälteraufzüge, Unterfluraufzüge

Sie haben eine begrenzte Förderhöhe. Der Antrieb erfolgt i. d. R. hydraulisch mit seitlichem Heber, seltener mittels Seiltrommel (ohne Gegengewicht). Antrieb und Steuerung befinden sich in einem Schrank neben dem Schacht im untersten Geschoss. Personenbeförderung ist unzulässig, ein Betreten unter bestimmten Voraussetzungen möglich. Erforderliche Schutzraumhöhen: am Schachtkopf ≥ 0,7 m über Fahrkorbdecke, unten ≥ 1,5 m. Vereinfachte Güteraufzüge befördern Güter zwischen höchstens 3 Haltestellen. Fahrkorbgrundfläche: max. 2,5 m². Förderhöhe: max. 12 m. Tragfähigkeit: max. 2.000 kg. Betriebsgeschwindigkeit: max. 0,3 m/s.

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Behälteraufzüge befördern Güter in speziellen Sammelbehältern zwischen höchstens 3 Haltestellen. Förderhöhe: max. 6 m. Fahrkorbgrundfläche: max. 2 m², auf die Behältergröße abgestimmt. Tragfähigkeit: max. 1.000 kg. Betriebsgeschwindigkeit: max. 0,3 m/s. Unterfluraufzüge sind vereinfachte Güteraufzüge oder Behälteraufzüge, deren Fahrschacht in Höhe des Niveaus der obersten Haltestelle endet. Häufig zur Beförderung von Müllbehältern bis auf Erdgeschossniveau verwendet. Dabei wird der Fahrschacht meist durch eine vom Fahrkorb bewegte Schachtabdeckung (Baldachinabschluss) verschlossen.

Entsprechend DIN EN 81-3 handelt es sich dabei um nicht betretbare Aufzugsanlagen, die Güter über eine nicht begrenzte Förderhöhe transportieren. Sie finden vornehmlich als Speise- oder Aktenaufzüge in Restaurationsbetrieben und Verwaltungsgebäuden Verwendung. Sie bestehen i. d. R. aus einem Schachtgerüst mit oben angeordnetem stahlblechverkleideten Triebwerksraum. Die Lasten des Gerüsts werden unten auf das Gebäude übertragen. Der Antrieb besteht im Regelfall aus einem Drehstrommotor. Die Fahrkorbkästen erhalten Drehflügel- oder vertikale Schiebetüren. Unter der untersten Haltestelle ist mind. 1,8 m Schutzraumhöhe erforderlich. Förderhöhe: bei Seilaufzügen unbegrenzt, Fahrkorbgrundfläche: max. 1 m² (Tiefe max. 1,0 m/ Höhe max. 1,2 m), Tragfähigkeit: max. 300 kg, Betriebsgeschwindigkeit: max. 1 m/s (bei höheren Geschwindigkeiten müssen zusätzliche Anforderungen erfüllt werden).

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7.2

Fahrtreppen

Als Fahrtreppen bezeichnet man Förderanlagen für den vertikalen Personenverkehr. Die Vorteile in Gebäuden mit großem Publikumsverkehr sind die große Förderleistung, der Sichtkontakt (gegenüber geschlossenen Kabinen). Zu beachten ist die Verbindung mehrerer Ebenen mit Konsequenzen auf den baulichen und technischen Brandschutz. zz Anordnungsmöglichkeiten

Die Anordnung der Fahrtreppen erfolgt fortlaufend, parallel mit unterbrochenem Fahrweg oder in Scherenform (. Abb. 7.27, 7.28, 7.29 und 7.30). Für die Auswahl sind die Förderkapazität und der Platzbedarf ausschlaggebend. Die Stufenbreite ist: 60 cm Breite für 1 Person, 80 cm Breite für 1–2 Personen, 100 cm Breite für 2 Personen nebeneinander.

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Die normale Geschwindigkeit beträgt 0,5 m/s, in Sonderfällen 0,75 bis zu einem Neigungswinkel von 30° und 0,5 m/s bei

7

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Kapitel 7 • Förderanlagen

einem Neigungswinkel von  30°–35°. Der Neigungswinkel beträgt in der Regel 30°, bei engen Raumverhältnissen 35° und bei ausreichendem Platz 27,3°. Für den Einbau und die Montage ist die Einbringung der Fahrtreppen (vormontiert in einem Stück) zu beachten. Man unterscheidet zwischen Dauerbetrieb und Aussetzbetrieb. Letzterer wird durch Lichtschranken oder Kontaktmatten gesteuert und dient der Energieeinsparung und Verschleißminimierung. Abnahmen und wiederkehrende Prüfungen entsprechen grundsätzlich denen von Aufzugsanlagen. Fahrsteige sind für öffentliche und kommerzielle Bereiche wichtige Verbindungsglieder. Anders als bei Fahrtreppen können Gegenstände wie Einkaufswagen oder Reisegepäck problemlos befördert werden. Anstelle von Fahrtreppen werden Metallpalletten geneigt (bis 12°) oder eben (Neigungswinkel 0°) von einem elektrischen Antrieb befördert.

587

Energiekonzepte 8.1

Allgemeines – 588

8.2

Energiegesetzgebung Deutschland und EU  –  588

8.3

Gebäudeenergiebedarf – 592

8.3.1 8.3.2

Gebäudehülle – 592 Strombedarf für Gebäude  –  597

8.4

Integrierte Energiekonzepte – 598

8.4.1 8.4.2 8.4.3 8.4.4

Wärmebereitstellung – 598 Kältebereitstellung und -speicherung  –  599 Stromerzeugung und -speicherung  –  601 Gesamtsysteme – 606

8.5

Gebäudebetrieb und Monitoring  –  607

8.6

Wirtschaftlichkeitsberechnung – 610

8.7

Smart Home – 614

© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2019 D. Bohne, Technischer Ausbau von Gebäuden, https://doi.org/10.1007/978-3-658-21437-1_8

8

588

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Kapitel 8 • Energiekonzepte

8.1 Allgemeines

Ein nachhaltiges Gebäude hat einen geringen Energieaufwand bei bestmöglichen Raumkonditionen, ist sehr schadstoffarm, ist rückbaubar und recycelfähig hergestellt und verfügt über Monitoring Systeme zur Betriebsoptimierung und Überwachung. Zudem sollte es netzdienlich sein, also mithilfe von Speichersystemen Überschussenergie aus dem Netz zwischenspeichern und bei Bedarf entweder einsetzen oder in das Netz zur Lastminimierung zurückgeben. Ein Gebäudeentwurf unter Beachtung höchster Anforderung an Nachhaltigkeit entsteht stufenweise, indem zunächst die thermischen Auswirkungen der Gestaltung (Kubatur, Fensterflächenanteil, Speicherwirkung der Materialien, bauliche Verschattung) untersucht und optimiert werden. Dazu ist es mittlerweile üblich, thermische Simulationen durchzuführen und den winterlichen und sommerlichen Wärmeschutz zu optimieren. Hier zeigt sich, ob beispielsweise Maßnahmen wie die Nutzung der kühlen Nachtluft in den Sommermonaten zur sog. Nachtauskühlung herangezogen werden können, vergl. ▶ Abschn. 5.5.2 und . Abb. 5.26. Ein Energiekonzept entsteht sukzessiv mit dem Gebäudeentwurf unter Beachtung der örtlichen Gegebenheiten, der Anforderung an die Qualität des Gebäudes und hat zum Ziel, den Energieaufwand möglichst aus regenerativen Quellen zu schöpfen, einen geringstmöglichen Primärenergieaufwand und CO2-Ausstoß zu erzeugen und das System während der Betriebszeit ausreichend zu überprüfen. Der gesetzliche Rahmen für die Begrenzung des Energiebedarfs von Gebäuden beschreibt das Ziel, Gebäude als Hauptverursacher für die CO2-Emissionen mit möglichst nachhaltigen Gebäudesystemen auszustatten. Allerdings ist das technisch Erreichbare höher als der vorgeschriebene Standard. Letzten Endes wird in den meisten Fällen eine Wirtschaftlichkeitsanalyse des technischen Mehraufwands innerhalb des Lebenszyklus technischer Anlagen zur Entscheidungsfindung herangezogen. Die Energiegesetzgebung für Deutschland bezieht sich auf die hiesigen spezifischen Klimadaten und Bautechnologien. Ein Energiekonzept für ein Gebäude an anderen Standorten muss auf die jeweilige Umgebung reagieren. Einen ersten Überblick über die Anforderung bieten Klimadaten, die Aussagen über das Angebot an Globalstrahlung, Kühl- und Heizgradtage, statistische Auswertung von Außentemperaturen und auch Feuchtigkeit, Niederschlag und Windhäufigkeit geben, siehe . Tab. 6.30. Die Heizgradtage bzw. Kühlgradstunden (en. Heating Degree Day (HDD) bzw Cooling Degree Day (CDD) sind das Produkt aus der Zahl der Heiz- bzw. Kühltage und der Differenz zwischen der mittleren Außentemperatur und Raumtemperatur. Da Gebäude je nach energetischem Standard andere Kennwerte haben und die bauphysikalischen Einflüsse nicht berücksichtigt werden, ist dies nur ein erster Anhalt für die Abschätzung des Energiebedarfs und dient dazu, ein „Gefühl“

für den Klimastandort zu erhalten. Betrachtet man z. B. den Standort Santiago (Chile) in . Tab. 6.30, erkennt man 268 Kühlgradtage und 1570 Heizgradtage. Bei genauerer Analyse der Wetterdaten sieht man starke Tag- und Nachtschwankungen der Außentemperaturen, aus denen bezogen auf eine Grenztemperatur von 18 °C ein Heizbedarf abgeleitet wird. Allerdings ist bei der max. Sommertemperatur von 33,2 °C und einer Nachttemperatur von 14 bis 18 °C keine Heizung notwendig, vielmehr kann durch Nachtauskühlung (vergl. . Abb.  5.28) bei einem geeigneten Gebäudeentwurf ggf. auch auf Kühlung tagsüber verzichtet oder der Kühlbedarf stark vermindert werden. Neben den kumulierten Werten der Klimadaten ist deshalb immer eine Prüfung der stündlichen Verläufe durch einen Wetterdatensatz in Verbindung mit einer thermischen Simulation eines Gebäudeentwurfs zu empfehlen. 8.2

Energiegesetzgebung Deutschland und EU

Gebäude sind für ca. 40 % des Energieverbrauchs und ca. 36 % der CO2-Emissionen verantwortlich. Deshalb ist 2012 die EUEnergieeffizienz-Richtlinie (EED) in Kraft getreten. Basis ist die Energy Performance of Building Directive (2010). Schlüsselgesetze haben zum Energieeinsparungsgesetz (EnEG), dem Erneuerbare Energien Wärmegesetz (EEWärmeG) und dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) in Deutschland geführt. Auf dieser Basis gibt es die Energieeinsparverordnung (EnEV), siehe . Abb. 8.1. Das Energieeinsparungsgesetz (EnEG) dient der Umsetzung der Richtlinie des Europäischen Parlaments und des Rates vom 16.12.2002 (Richtlinie 2002/91/EG) über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden und ist die Voraussetzung für die darauf aufbauende Energieeinsparverordnung (EnEV). Die energiesparrechtlichen Regeln für Gebäude sind seit der ersten Ölkrise im Jahr 1973 stetig festgeschrieben und verändert worden. Ursprünglich wurde der Wärmeschutz (Wärmeschutzverordnung) und die Anlagentechnik (Heizanlagenverordnung) bzw. Heizbetriebsverordnung (HeizBetrV) getrennt betrachtet. Seit 2002 gilt die Energieeinsparverordnung (EnEV 2002), die unterschiedlich weiterentwickelt wurde (2002, 2005, 2009, 2014) und jetzt in der Fassung von 2016 gilt. Sie schreibt vor, dass die Gesamtenergiebilanz von Gebäuden ermittelt wird und vorgegebene Grenzwerte anhand eines Referenzgebäudes geprüft bzw. nicht überschritten werden. Ziel ist, einen „Niedrigenergiestand“ für privatwirtschaftliche Gebäude bis zum Jahr 2021, bei öffentlichen Gebäuden bis zum Jahr 2019 zu erreichen. Die Veränderung des Wärmebedarfs für Gebäude von 1973 bis heute ist enorm. Der Heizendenergiebedarf lag beim Altbaubestand 1980 bei ca. 200 bis 270 kWh/(m2a) und sank infolge der verschärften Bestimmungen kontinuierlich.

589 8.2  •  Energiegesetzgebung Deutschland und EU

EU-Recht

EPBD Energy Performance of Buildings Directive

Nationales Recht (BRD)

EnEG

EEWärmeG

EEG

Energieeinsparungsgesetz

Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz

Erneuerbare-Energien-Gesetz

EnEV Energieeinsparverordnung

ALTERNATIV Übererfüllung EnEV - Bauteilqualität 15% - Jahres-PE-Bedarf

Bauteilqualität - mittlerer U-Wert - H'T

Jahres-PE-Bedarf

Erneuerbare Energien (Wärme | Kälte) 15% - Solarstrahlung - Geothermie | Umweltwärme - Biomasse 50% - Abwärme - Kraft-Wärme-Kopplung

Erneuerbare Energien (Strom) - Bevorzugte Netzeinspeisung - Einspeisevergütung

.. Abb. 8.1  Rechtliche Zusammenhänge Energiegesetzgebung für Gebäude für Deutschland, Stand 2018

Heute liegt der Durchschnitt des Heizendenergiebedarfs bei ca. 130 kWh/(m2a) in Deutschland. Technisch möglich ist ein maximaler Bedarf von 15 kWh/(m2a), der als „Passivhaus“ bezeichnet wird. Raumwärme hat derzeit einen Anteil von 27 % am gesamten Energieverbrauch (Stand 2015, Quelle BMWi). Zur Konditionierung von Gebäuden werden Wärme-, ggf. Kälteversorgungsanlagen, raumlufttechnische Anlagen sowie elektrotechnische Anlagen verwendet. Ziel eines nachhaltigen Gebäudeentwurfs ist es, die Gebäudehülle, Konstruktion und die technischen Anlagen aufeinander abzustimmen, um so mit minimalem Primärenergiebedarf maximale Behaglichkeit zu erreichen. Der Einsatz von hochwertiger Energie (Exergie) soll dabei gering sein, die Verwendung von Anergie (aus Abwärme oder Umgebung) ist zu bevorzugen. Regenerative Energie (solare Energie, Windkraft, oberflächennahe Geothermie) soll in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen und der Wirtschaftlichkeit in möglichst großem Umfang eingesetzt werden. Der Gebäudestandort kann im Kontext der Versorgung von Quartieren andere Energiekonzepte

erfordern als die Einzelversorgung. Im Mittelpunkt ganzheitlicher Lösungen stehen Speichertechnologien für Wärme und Strom, mit denen der zum Angebot regenerativer Energie inkohärente Bedarf ganz oder teilweise gedeckt werden kann. Bei der Entscheidung über geeignete energieeffiziente Systeme stehen zunächst die geplante energetische Qualität und die Nutzung eines Gebäudes im Vordergrund. Einen ersten Anhaltspunkt geben die in . Tab.  8.1 genannten groben Kennwerte. Die Bandbreite reicht vom hochgedämmten „Passivhaus“ bis zu den Mindestanforderungen der EnEV (Energieeinsparverordnung). zz Energiebedarf von Gebäuden

Für den Betrieb eines Gebäudes ist Energie in unterschiedlichen Formen notwendig: Strom: für die Beleuchtung, den Betrieb von Antrieben (Pumpen, Ventilatoren, Stellmotoren), den Betrieb von Schwachstromanlagen (fernmeldetechnische Anlagen, Datensysteme, Überwachung etc.).

-

8

590

Kapitel 8 • Energiekonzepte

1

.. Tab. 8.1  Energiekennwerte (Bandbreite für verschiedene Gebäudetypen (Neubauten); grobe Angaben: links niedriger Wert, rechts hoher Wert. Erfahrungswerte) Quelle: BOHNE Ingenieure GmbH

2

Nutzung

Heizlast [W/m2]

Heizenergiebedarf [kWh/(m2a)]

Anteil TWW [kWh/m2]

Strombedarf [kWh/m2]

Stromleistung [W/m2]

Kühllast [W/m2]

Kühlenergiebedarf [kWh/m2]

Einzelhandel

15–50

15–55

0–5

25–100

50–100

10–100

5–300**

Gewerbe

25–80

25–90

0–10

25–90

50–200

0–100

0–200**

Dienstleistung

10–50

15–60

0–5

30–60

25–50

0–80

0–100**

Büro/Verwaltung

10–50

15–60

0–5

25–55

25–40

0–80

0–80**

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Wohnen

10–70

15–75

12,5

20–40

2–4

0*

0

Schule/Kita/ Hort

10–60

15–70

2–5

10–30

15–30

0*

0

* Erfahrungsgemäß ohne Raumkühleinrichtung,

-

** Wert stark abhängig von Kühllasten und Nutzungsprofil

Wärme: für die Beheizung, die Warmwasserbereitung und ggf. andere Anforderungen. Die Wärmeerzeugung kann aus regenerativen Quellen, aus dem Anschluss an externe Wärmeversorgungen oder der Verbrennung fossiler Brennstoffe erfolgen. Kälte: für die Verhinderung von Übertemperaturen in Räumen abhängig vom Klimastandort und der Gebäudekonstruktion kann eine Wärmesenke in Form von wasser- oder luftgeführten Kälteanlagen notwendig werden.

Um die verwendeten Begriffe für die Bewertung des „Energieverbrauchs“ von Gebäuden zu erläutern, werden nachfolgend zunächst einige Definitionen dargestellt: Der Begriff „Energieverbrauch“ ist umgangssprachlich und wird für den Bedarf von Energie verwendet. Die Thermodynamik beschreibt, dass Energie in einem geschlossenen System nicht verbraucht, sondern nur umgewandelt wird. Energie ist nötig, um Arbeit zu verrichten. Man unterscheidet Arbeit für Heiz- oder Kühlvorgänge, Beleuchtung oder Antrieb von Motoren (i. d. R. sogenannte Hilfsenergie). Für das Verständnis der energetischen Bewertung von Gebäuden ist deshalb der Begriff der Leistung (in Watt) von großer Bedeutung. Ein Watt (W) entspricht der Leistung, um pro Sekunde eine mechanische Arbeit von 1 Joule (J) zu verrichten:

1 W = 1 J=s Die Leistungsangaben von z. B. Wärme- oder Kälteerzeugern werden in Watt angegeben. Es handelt sich also um das „Potential“ und gibt zunächst keinen Hinweis auf den Bedarf (die Arbeit bzw. den „Verbrauch“). In der Elektrotechnik wird die Angabe in Watt ausschließlich für die Wirkleistung verwendet. Die Scheinleistung wird

in Voltamper (VA) angegeben. Bei der elektrischen Gleichspannung ist die Wirkleistung gleich der Scheinleistung. Der Energiebedarf bzw. die Arbeit ist die Leistung multipliziert mit der Zeit und wird in Ws oder häufig in Wh bzw. kWh angegeben. Arbeit ist eine Prozessgröße und kann z. B. durch Wärmezufuhr (Heizung), Wärmeabfuhr (Kühlung) oder auch mechanische Weise, z. B. durch elektrischen Antrieb eines Ventilators oder eine Pumpe, verrichtet werden. Über den Begriff Energie hinaus gibt es eine weitere – für die Gebäudeeffizienz sehr bedeutsame – Definition, die Exergie und die Anergie. Energie setzt sich aus Exergie und Anergie zusammen. Exergie ist der Anteil von Energie, der vollständig in Nutzarbeit umgewandelt werden kann. Verliert zum Beispiel ein Warmwasserspeicher über die Hülle Wärme, geht Exergie ungenutzt verloren und wird in Anergie umgewandelt. Anergie ist also die nicht mehr nutzbare Energie. In vielen nachhaltigen Gebäudeenergiekonzepten wird versucht, den Einsatz von Exergie gering zu halten („LowEx-Gebäude“) und z. B. durch natürliche Wärmesenken (siehe Nachtauskühlung) den Exergieaufwand zu minimieren. Die Beurteilung der Energieeffizienz eines Gebäudes richtet sich nach 1. der Qualität der Konstruktion bzw. der bauphysikalischen Qualität, wie Wärmeschutz, Luftdichtigkeit, Fensterflächenanteil und Kubatur, 2. der Qualität der Anlagentechnik und 3. der Bewertung des Energiebezugs. Bei dem Energiebezug unterscheidet man, ob Energie durch Anlagen im Gebäude erzeugt wird, ob regenerative Energie eingesetzt wird und ob bei Bezug von Energie aus dem Netz ein Anteil regenerativ ist. Die Gesamtbewertung wird auf den Primärenergiebedarf eines Gebäudes bezogen. Der Primärenergiebedarf ist die Energiemenge, die zur Deckung des Endenergiebedarfs benötigt wird unter Berück-

591 8.2  •  Energiegesetzgebung Deutschland und EU

sichtigung der zusätzlichen Energiemenge, die durch vorgelagerte Prozessketten außerhalb der Systemgrenze „Gebäude“ bei der Gewinnung, Umwandlung und Verteilung der jeweils eingesetzten Brennstoffe entsteht. Der Endenergiebedarf ist die Energiemenge, die für die Gebäudebeheizung unter Berücksichtigung des Heizwärmebedarfs und der Verluste des Heizungssystems sowie des Warmwasserwärmebedarfs und der Verluste des Warmwasserbereitungssystems aufgebracht werden muss. Der Jahresheizenergiebedarf oder Endenergiebedarf bezieht die für den Betrieb der Anlagentechnik (Pumpen, Regelung usw.) benötigte Hilfsenergie mit ein, ist aber nach den benutzten Energieträgern zu differenzieren. Der Heizwärmebedarf ist die Wärmemenge, die von dem Heizsystem (Heizkörper), dem Raum bzw. dem Gebäude zur Verfügung gestellt werden muss, um die entsprechende Raumtemperatur aufrecht zu erhalten. Der Heizendenergiebedarf ist die Energiemenge, die für die Gebäudebeheizung unter Berücksichtigung des Heizwärmebedarfs und der Verluste des Heizungssystems aufgebracht werden muss. Als Elektroenergiebedarf für ein Gebäude ist die gesamte elektrische Arbeit definiert, die aufgrund elektrischer Verbrauche (Beleuchtung, Antrieb wie Ventilatoren, Pumpen, Aufzüge etc.) aufgewendet wird. Als Primärenergie werden alle natürlichen Energieträger bezeichnet, wie fossile Brennträger, Kernenergie, Biomasse und Torf. Ebenfalls als Primärenergie bezeichnet wird regenerative Energie aus Sonnenstrahlung, aus Wellen- und Gezeitenkraftwerken sowie Wind- und Wasserkraft. Die Geothermie, aus Zerfallsprozessen im Erdinneren gespeist, nimmt eine Sonderrolle ein. Aus der Umwandlung von Primärenergieträgern entstehen Sekundärenergieträger, wie z. B. die elektrische Energie oder Fernwärme. Um bei der Gebäudeenergiebilanzierung die Anteile der regenerativen Energie zu berücksichtigen, werden sogenannte Primärenergiefaktoren verwendet. Die Primärenergiefaktoren sind dimensionslos und werden zur Berechnung des Jahresprimärenergiebedarfs von Gebäuden verwendet. Der Zusammenhang zwischen Endenergie und Primärenergie ist:

.. Tab. 8.2  Primärenergiefaktoren nach DIN V 18 599 Energieträgera

Primärenergiefaktoren fp Insgesamt

Nicht erneuerbarer Anteil

A

B

Heizöl EL

1,1

1,1

Erdgas H

1,1

1,1

Flüssiggas

1,1

1,1

Steinkohle

1,1

1,1

Braunkohle

1,2

1,2

Biogene Brennstoffe

Biogas

1,5

0,5

Bioöl

1,5

0,5

Holz

1,2

0,2

Nah‑/Fernwärme aus KWKb

Fossiler Brennstoff

0,7

0,7

Erneuerbarer Brennstoff

0,7

0,0

Nah‑/Fernwärme aus Heizwerken

Fossiler Brennstoff

1,3

1,3

Erneuerbarer Brennstoff

1,3

0,1

Strom

Allgemeiner Strommix

2,8

1,8 (ab 01.01.2016)

Verdrängungsstrommix

2,8

2,8

Solarenergie

1,0

0,0

Erdwärme, Geothermie

1,0

0,0

Umgebungswärme

1,0

0,0

Umgebungskälte

1,0

0,0

Aus Prozessen

1,0

0,0

Fossile Brennstoffe

Umweltenergie

Abwärme innerhalb des Gebäudes a

Bezugsgröße Endenergie: Heizlast Hu.

Angaben sind typisch für durchschnittliche Nah‑/Fernwärme mit einem Anteil der KWK von 70 %. b

Qp = QE  fp mit Qp: Primärenergie QE: Endenergie fp: Primärenergiefaktoren (nicht erneuerbarer Anteil) Der nichterneuerbare Anteil ist für die Bilanzierung von Gebäuden entscheidend. Die Berechnung der Primärenergie erfolgt auf der Grundlage des Heizwertes der eingesetzten Energieträger. In . Tab. 8.2 sind die Primärenergiefaktoren

nach EnEV 2014 aufgeführt. Der erneuerbare Anteil bei fossilen Energieträgern beträgt Null. Mit der Berücksichtigung von Vorketten mit 10 % wird der nicht erneuerbare Anteil mit dem Faktor 1,1 bewertet. Bei der Bewertung von Strom wird der allgemeine Strommix angesetzt. Mit steigendem Anteil erneuerbarer Energie im Strommix (Photovoltaik, Windkraft, Wasser, Biomasse u. a.) muss der Primärenergiefaktor angepasst werden. Daher wird seit dem 01.01.2016 gem. EnEV der Faktor für allgemeinen Strommix

8

592

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Kapitel 8 • Energiekonzepte

PV-Anlage

PE-Faktor 1,8

Stromnetz Einspeisung Bezug

0,2

Biomasse

1,1

Erdgas

2,8

.. Abb. 8.2  Primärenergiefaktor (PE-Faktor). (Nach DIN V 18599, 2011 und EnEV 2014)

mit 1,8 (vorher 2,4) angesetzt. Mit einer weiteren Anpassung ist zu rechnen, weshalb die Bewertung insbesondere elektrisch angetriebener Wärme- und Kälteversorgungssysteme sich wesentlich verändert. Der zusätzliche Primärenergiefaktor für Verdrängungsstrommix (. Tab. 8.2) berücksichtigt Strom, der im Gebäude durch Kraft-Wärme-Kopplung erzeugt wird. Der im Gebäude selbst genutzte Strom wird in der Bilanzgutschrift verrechnet, der ins öffentliche Netz eingespeiste Strom wird mit dem Primärenergiefaktor 2,8 (derzeit nach EnEV 2014) berechnet. Es wird damit die Verdrängung von Strommengen durch zusätzliche Kraft-Wärme-Kopplungs-Einspeisung bewertet bzw. begünstigt. Die Primärenergiefaktoren haben auf die Bilanzierung von Gebäuden einen erheblichen Einfluss und damit besonders auf die Planungsbeteiligten bei der Auswahl von Heiz- und Kältetechnologie. Die Primärenergiefaktoren für Wärmelieferung aus Fernwärme werden in DIN V 18 599 und in DIN V 4701-10 unterschiedlich angegeben. In dem Arbeitsblatt FW 309-1 ist eine Übersicht von Primärenergiefaktoren nach Versorgern aufgeführt, von denen eine Auswahl in . Tab. 8.3 wiedergegeben ist. Die Anwendung der Primärenergiefaktoren ist in . Abb. 8.2 dargestellt. Der in . Tab. 8.2 angegebene Pauschalwert fp = 0,7 für Fernwärme aus Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) mit fossiler Energie kann dann angewendet werden, wenn der KWKAnteil mindestens 70 % beträgt. Wegen der sehr unterschiedlichen Erzeugungsmethoden bei Fernwärme erstellen zugelassene Gutachter nach einem festgelegten Bewertungsverfahren Primärenergiefaktoren. Für eine festgelegte Geltungsdauer (10 Jahre bei einem Bilanzzeitraum von 3 Jahren, 3 Jahre bei einem Bilanzzeitraum von 1 Jahr) werden für Fernwärmeversorger Primärenergiefaktoren veröffentlicht. Dies führt zu sehr unterschiedlichen Primärenergiefaktoren, wie . Tab. 8.3 zeigt. Hier sind Auszüge einiger Versorger aufgeführt. Die Bandbreite reicht von fp = 0,0 (Biomasse) bis fp = 1,23.

Die Betrachtung von Gebäuden nach Festlegung von Primärenergiefaktoren wird an einem Beispiel erläutert. Ein angenommenes Gebäude mit einem Heizendenergiebedarf von 40 kWh/(m2a) und einem Elektroenergiebedarf von 30 kWh/(m2a) wird durch unterschiedliche Wärmeerzeuger mit (a) Erdgas, (b) einer monovalenten Wärmepumpe mit einer Jahresarbeitszahl SPF von 4,2 und (c) einem Fernwärmeanschluss mit einem Primärenergiefaktor von 0 (. Tab. 8.3) betrachtet, siehe . Abb.  8.3. In der Bilanzierung hat das sonst identische Gebäude Primärenergiebedarfe von  (a) 98 kWh/(m2a), (b)  71 kWh/(m2a) und (c)  54 kWh/(m2a). Die Bilanzierung mit einer PV-Anlage und hohem Stromeigennutzungsanteil würde diese Betrachtung zu Gunsten der monovalenten Wärmepumpe stark verschieben. Eine Betrachtung der Bilanzierung durch Ermittlung des CO2-Ausstoßes würde von vielen Wissenschaftlern bevorzugt, was die o. g. Betrachtung zeigt. 8.3

Gebäudeenergiebedarf

Der Energiebedarf für beheizte Gebäude setzt sich zusammen aus den witterungsbedingten Wärmeverlusten, die durch Wärmenachschub ausgeglichen werden (▶ Abschn. 4.1.1), dem Energieaufwand für eine ggf. notwendige Kühlung abhängig von der Kühllast eines Gebäudes (▶ Abschn. 4.1.2) und den Komfortansprüchen sowie den elektrischen Anlagen (Starkund Schwachstrom), die für Beleuchtung, Medientransport (Luft, Wasser) u. a. erforderlich sind. Vergleicht man die spezifischen Kennwerte des Energiebedarfs für Wärme, Kälte und Strom (. Tab. 8.1) erkennt man, dass ein prägnanter Anteil an Strom das Energiekonzept bestimmt. Bei älteren, nicht sanierten Gebäuden ist der Endenergiebedarf für Wärme immer noch im Vergleich zum Strombedarf der höhere Anteil. Mit zunehmender besserer Wärmedämmung und ohnehin mehr Stromverbrauchern verändert sich das Verhältnis, und ein Energiekonzept für neue Gebäude (oder zu sanierende Gebäude) muss darauf reagieren. 8.3.1 Gebäudehülle

Die Heizlast (▶ Abschn. 4.1.1) der Gebäudehülle besteht aus dem Transmissionsverlust durch einzelne Bauteile und dem Lüftungswärmeverlust abhängig von der Gebäudeform und Luftdichtigkeit der Fassade. Mit dem Referenzverfahren nach Energieeinsparverordnung wird zwar der Gesamtprimärenergiebedarf eines Gebäudes begrenzt, gleichzeitig aber ein Mindestwärmeschutz verlangt. Gängige Konstruktionen für Außenwände weisen, je nach Ziel der energetischen Gesamteffizienz, folgenden Aufbau auf (Beispiele ohne Anspruch auf Vollständigkeit, die tatsächliche Energieeffizienz hängt vom Gesamtenergiekonzept ab).

8

593 8.3 • Gebäudeenergiebedarf

.. Tab. 8.3  Primärenergiefaktoren für Fernwärme nach FW 309-1/3. (▶ www.agfw.de)

Stadt

Versorgungsunternehmen

fP

Gültig bis

Dresden

DREWAG – Stadtwerke Dresden GmbH

0,00

17.05.2025

Düsseldorf

Stadtwerke Düsseldorf AG

0,00

17.09.2020

Düsseldorf

Stadtwerke Düsseldorf AG

0,58

15.07.2023

Elmshorn

NetBalance Ltd. & Co. KG

0,50

01.09.2022

Emden

Stadtwerke Emden

0,18

31.10.2021

Erfurt

SWE Energie GmbH

0,32

28.02.2020

STEAG Fernwärme GmbH

0,39

16.09.2022

02.11.2024

Essen Bottrop Gelsenkirchen Esslingen a. N.

Stadtw. Esslingen a. Neckar GmbH & Co. KG

0,55

20.03.2023

06.10.2023

Frankfurt a. M.

Mainova EnergieDienste GmbH

0,87

17.08.2024

60435 Frankfurt a. M.

URBANA EnergieDienste GmbH

0,39

31.03.2025

Freiburg

badenova wärmeplus GmbH & Co. KG

0,08

08.09.2022

Freiburg

badenova wärmeplus GmbH & Co. KG

0,23

29.07.2021

Fürth

N-ERGIE Aktiengesellschaft Nürnberg

0,64

01.12.2022

Gelsenkirchen Gladbeck Recklinghausen Herne Datteln

E.ON Fernwärme GmbH

0,42

10.07.2021

Gießen

Stadtwerke Gießen AG

0,36

13.04.2018

Göttingen

Stadtwerke Göttingen AG

0,95

30.06.2023

Gotha

Stadtwerke Gotha AG

0,71

25.03.2025

Halle (Saale)

EVH GmbH

0,21

23.07.2023

Hamburg

RWE Energiedienstleistungen GmbH

0,47

10.05.2021

Hamburg

HAMBURG ENERGIE GmbH

0,00

24.10.2019

Hamburg

Vattenfall Europe Wärme AG

0,57

23.07.2022

Hannover

enercity Contracting GmbH

0,51

16.10.2021

Hannover

Stadtwerke Hannover AG

0,19

02.07.2022

Heidelberg

Stadtwerke Heidelberg GmbH

0,50

07.09.2021

Iserlohn

Stadtwerke Iserlohn

0,00

16.07.2024

Karlsruhe

Stadtwerke Karlsruhe

0,46

23.05.2024

Stadt

Versorgungsunternehmen

fP

Gültig bis

Aichbach

Biomasse Wärmeverbund Aichbach GmbH

0,00

11.08.2024

Baden-Baden

GKB-Gemeinschaftskraftwerk Baden-Baden GmbH

0,67

24.05.2021

Bad Oeynhausen

Nahwärme Bad Oeynhausen-Löhne GmbH

0,00

01.12.2017

Bad Segeberg

E.ON Hanse Wärme GmbH

0,00

31.07.2026

Bergisch Gladbach

RheinEnergie AG

0,40

09.12.2021

Berlin

Fernheizwerk Neukölln AG

0,70

23.03.2025

Berlin

Vattenfall Europe Wärme AG

0,45

Berlin

BTB BlockheizkraftwerksTräger- und Betreibergesellschaft mbH Berlin

0,24

Berlin

NatCon Berlin GmbH & Co. KG

0,00

13.01.2023

Berlin

URBANA Energiedienste GmbH

0,52

04.11.2022

Bielefeld

Stadtwerke Bielefeld GmbH

0,11

02.03.2024

Bochum

Stadtwerke Bochum Holding GmbH

0,44

10.07.2021

Bochum

Stadtwerke Bochum Holding GmbH

0,39

22.09.2021

Bochum

Stadtwerke Bochum Holding GmbH

0,51

22.09.2021

Böblingen

Stadtwerke Böblingen GmbH & Co. KG

0,00

18.09.2024

Bonn

Energie- und Wasserversorgung Bonn/Rhein-Sieg GmbH

0,00

31.12.2017

Bremen

swb AG

0,72

30.09.2023

Bremen

GEWOBA Energie GmbH

0,76

03.06.2022

Bremen

GEWOBA Energie GmbH

0,71

03.06.2022

Bremerhaven

swb AG

0,13

30.09.2023

Bremerhaven

swb AG

0,34

30.09.2023

Chemnitz

eins energie in sachsen GmbH & Co. KG

0,70

02.05.2022

Dortmund

Fernwärmeversorgung Niederrhein GmbH

0,29

23.06.2021

Dortmund

Spar- und Bauverein eG Dortmund

0,68

28.07.2021

DREWAG – Stadtwerke Dresden GmbH

0,62

DREWAG – Stadtwerke Dresden GmbH

1,23

Dresden Dresden

.. Tab. 8.3 (Fortsetzung)

17.05.2025 17.05.2025

Kapitel 8 • Energiekonzepte

594

1 2 3

.. Tab. 8.3 (Fortsetzung) Stadt

Versorgungsunternehmen

fP

Gültig bis

Kiel

Stadtwerke Kiel

0,47

06.03.2024

Köln

RheinEnergie AG Köln

0,00

20.06.2020

4

Leipzig

Stadtwerke Leipzig GmbH

0,31

22.11.2020

Leverkusen

0,21

01.08.2021

5

Energieversorgung Leverkusen GmbH & Co. KG

Lübeck

Stadtwerke Lübeck GmbH

0,46

03.07.2018

Lüneburg

E.ON Avacon Wärme GmbH

0,21

25.09.2022

7

Magdeburg

SWM Magdeburg

0,00

09.03.2024

Mainz

Heizkraftwerk GmbH Mainz

0,25

03.04.2022

8

Mannheim

MVV Energie AG

0,65

31.07.2022

Mannheim/ Heidelberg/ Schwetzingen

Fernwärmenetz RheinNeckar GmbH

0,65

31.07.2022

Mühlheim a. d. Ruhr

medl GmbH

0,00

30.07.2021

Münster

Stadtwerke Münster GmbH

0,00

31.12.2019

Neubrandenburg

Neubrandenburger Stadtwerke GmbH

0,15

31.12.2021

Nürnberg

N-ERGIE Aktiengesellschaft

0,00

31.03.2020

Offenbach

Energieversorgung Offenbach AG

0,47

08.03.2021

Osnabrück

Stadtwerke Osnabrück AG

0,00

14.11.2021

Osnabrück

Stadtwerke Osnabrück AG

0,90

29.04.2022

Paderborn

0,00

03.08.2018

16

Energieservice Westfalen Weser GmbH

Pforzheim

0,44

19.04.2021

17

SWP Stadtwerke Pforzheim GmbH & Co. KG

Remscheid

EWR GmbH

0,64

02.12.2021

Stralsund

SWS Energie GmbH

0,19

30.06.2020

Tübingen

Stadtwerke Tübingen

0,50

16.05.2021

6

9 10 11 12 13 14 15

18 19

Ulm

Fernwärme Ulm GmbH

0,20

12.03.2018

Weimar

0,43

18.02.2018

20

Stadtwerke-Weimar Stadtversorgungs-GmbH

Wetzlar

Duktus Rohrsysteme Wetzlar GmbH

0,83

13.02.2025

21

Wolfsburg

LSW Netz GmbH & Co. KG Wolfsburg

0,49

01.12.2023

22

Würzburg

Stadtwerke Würzburg AG

0,32

01.01.2021

Würzburg

Stadtwerke Würzburg AG

0,19

01.01.2021

23

QH= 40 kWh/(m²a)

QEL= 30 kWh/(m²a)

Fernwärme fP= 0

Strommix fp = 1,8

QP= 40 kWh/(m²a) . 0 + 30 kWh/(m²a) . 1,8 = 54 kWh/(m²a)

nicht erneuerbarer Anteil

QH= 40 kWh/(m²a)

QEL= 30 kWh/(m²a)

Erdgas fP= 1,1

Strommix fp= 1,8

QP= 40 kWh/(m²a) . 1,1 + 30 kWh/(m²a) . 1,8 = 98 kWh/(m²a)

nicht erneuerbarer Anteil

QH= 40 kWh/(m²a)

QEL= 30 kWh/(m²a)

Strommix fp= 1,8 WP SPF= 4,2 40 kWh/(m²a) . 1,8 + 30 kWh/(m²a) . 1,8 4,2 = 71 kWh/(m²a) nicht erneuerbarer Anteil

QP=

.. Abb. 8.3  Bilanzierung mit Primärenergiefaktoren: Beispielgebäude mit gleichem Strom und Wärmebedarf und drei unterschiedlichen Wärmeerzeugern

8

595 8.3 • Gebäudeenergiebedarf

Normalbeton mit WDVS

1

14

15

Fassadenfertigteil als Sandwichplatte

8

12

15

Doppelwand mit WDVS

1

14

5

10

Leichtbeton-Hohlblocksteine

5

2

2

36,5

U= 0,267 W/(m²K)

U= 0,270 W/(m²K)

U= 0,265 W/(m²K)

U= 0,278 W/(m²K)

Kunstharzputz Polystyroldämmung, WLF 040 Beton

Beton Polystyroldämmung, WLF 035 Beton

Kunstharzputz Polystyroldämmung, WLF 040 Doppelwand Beton

Leichtputz Hohlblocksteine, λ= 0,11 W/(mK) Gipsputz

.. Abb. 8.4  Beispiele für Wandkonstruktionen aus Beton mit U-Wert  50

70–80 %

> 10.000

Lithium-Ionen

Mobil, Entwicklungspotenzial, hohe Kosten

200

200–350

80–90 %

1000–5000

Natrium-Batterien

Aufgrund der flüssigen und heißen Komponenten nur als Stationäre Speicherung

200

80

70–75 %

2000

Nickel-Cadmium

Als „Industrieanwendung“ erlaubt

150–200

50–70

66–72 %

1500–3000

Zink-Luft

Stationäre Energiespeicherung, Entwicklung

–

1100

60 %

500

genutzt, auf den ein Aktivmaterial wie Graphit, LithiumTitanat-Oxid und Lithium-Metall aufgebracht ist, in dem der Strom gespeichert wird. Weil Lithium mit Wasser heftig reagiert, werden meist wasserfreie Lithiumsalze (meist LiPF6) in organischen Lösemitteln als Elektrolyt für Lithium-IonenBatterien eingesetzt. Die Hauptanwendungsbereiche sind Elektronikgeräte, Fahrzeuge, Hybrid- oder rein elektrische Antriebe und stationäre Anwendungen (Gebäude). Die Speichergrößen reichen von ca. 2 kWh bis hin zu Großanlagen bis 5 MWh. Das Funktionsprinzip basiert auf sogenannte Interkalationsverbindungen. Die Energiedichten sind viermal höher als bei Bleibatterien, die Lithium-Ionen-Batterien haben eine geringe Selbstentladung, eine hohe Zellspannung und keinen Memory-Effekt. Nachteilig ist die Empfindlichkeit gegenüber Tiefenentladung und Überladung (Steuerelektronik-Ladegeräte notwendig) und die Empfindlichkeit gegen hohe oder niedrige Temperaturen: Die ideale Betriebstemperatur liegt zwischen etwa 10 und 35 °C. Gerade bei tiefen Temperaturen unter dem Gefrierpunkt lässt die Leistung der LIB stark nach. Natrium-Nickelchlorid-(NaNiCl2, auch Zebra-Batterie genannt) und Natrium-Schwefel-(NaS)-Batterien bestehen aus flüssiger Aktivmasse als Anode und einem festen keramischen Aluminumoxide als Elektrolyten, welches nur für Natrium durchlässig ist. Eine Betriebstemperatur im Bereich von 270 bis 350 °C ist notwendig. Wegen der hohen Betriebstemperatur und der hochkorrosiven Natriumpolysulfide werden sie vor allem für große industrielle Anwendungen wie stationäre Speicher für elektrische Energie eingesetzt. NaS-Batterien werden in Japan intensiv für ihren Einsatz als Speicher in Netzen erforscht und eingesetzt. Bei Zink-Luft-Batterien wird Zink-Pulver als Anode verwendet und Sauerstoff aus der Umgebung als Kathode. Ziel ist eine hohe Energiedichte bei günstigen Herstellungskosten, kompakte Bauformen und geringe Brandgefahr.

zz Dimensionierung von Elektrospeichern

Bei der Auslegung von Elektrospeichern besteht das Ziel, selbst erzeugten Strom überwiegend im Gebäude zu nutzen und einen geringen Anteil in das Netz abzugeben oder im Sinne der Steuerung des Netzes Strom abzugeben („netzdienlicher Betrieb“). Zur Auslegung der möglichst hohen Eigennutzung im Gebäude ist die Stromgangcharakteristik von typischen Stromverläufen nach Tagesgang oder Summenhäufigkeit zu analysieren. Ziel kann sowohl sein, Lastspitzen zu „kappen“, also bei kurzfristigen Lastspitzen den (teuren) Netzbezug zu ersetzen oder eine möglichst gleichmässige Grundlast zu bedienen. Parallel zur Erhöhung der Eigenstromnutzung wird ein das öffentliche Versorgungsnetz positiv beeinflussender Betrieb einer dezentralen Stromerzeugung (z. B. einer Photovoltaikanlage) angestrebt und als Netzdienlichkeit bezeichnet, siehe . Abb. 8.9. Es findet ein Stromaustausch im Verbund mit anderen Gebäuden statt. Netzdienlichkeit zeichnet sich durch einen gleichmäßigen Lastgang für den Netzstrombezug, aber auch durch die Einspeisung von Solarstrom mit wenigen Leistungsspitzen aus. In . Abb. 8.8 ist das Prinzip der Erhöhung der Eigenstromnutzung dargestellt. Durch Dimensionierung der PV-Anlage z. B. nur auf Basis des permanenten elektrischen Grundbedarfs eines Gebäudes wird der erzeugte Strom vollständig im Gebäude genutzt. Beispiel: Bei einem Bürogebäude beträgt die Dauerleistung (Grundlast) 5 W/m2, die Gebäudenutzfläche 1000 m2. Dies entspricht 5000 Wp, die mit einer darauf ausgelegten PV-Anlage den selbsterzeugte Strom jederzeit vollständig nutzen kann und es wird kein Strom in das Netz eingespeist. Der Anteil der Eigenerzeugung kann dann naturgemäß am Gesamtbedarf nur gering sein. Je mehr Strom gespeichert werden kann, desto höher kann der Anteil am Eigenbedarf werden. Diesem Vorgehen ist durch die erforderliche hohe Investition bei Stromspeichern eine Grenze gesetzt. Eine Erhöhung der Eigennutzung kann durch Elektrospeicher erfolgen, die über die elektrische Grundlast hinaus Leistungs-

8

606

Kapitel 8 • Energiekonzepte

1

PV-Anlage

2 3 Eigenstromnutzung

4

Netzbezug

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Einspeisung

Stromnetz .. Abb. 8.8  Photovoltaikanlagen in Gebäuden: Prinzipdarstellung für Erhöhung der Eigenstromnutzung

schwankungen ausgleichen. Eine Kombination mit Wärmespeichern ist auch möglich. zz Anschlussmöglichkeiten am Niederspannungsnetz

Die Stabilität des Niederspannungsnetzes kann beim weiteren Ausbau der erneuerbaren Stromerzeugung mit Batteriespeichersystemen unterstützt werden. Bei vielen PV-Batteriesystemen wird eine Begrenzung der maximalen ins Netz einspeisbaren PV-Leistung erreicht. In Verbindung mit einer netzdienlichen Betriebsweise der Batteriespeicher können so mögliche Spannungsüberhöhungen am Einspeisepunkt der PV-Anlage verhindert werden, und es wird ein verstärkter PV-Ausbau im bestehenden Niederspannungsnetz ermöglicht. Ein Batteriespeichersystem kann für Energiebezug oder Energielieferung ausgelegt werden. Bei der Energielieferung liefert das Batteriespeichersystem elektrische Wirkleistung an das öffentliche oder kundeneigene Netz. Es gelten die technischen Vorschriften für Energieerzeugungsanlagen. Im Inselbetrieb ist das Speichersystem nicht mit dem öffentlichen Netz verbunden. Es findet eine Be- oder Entladung lediglich in das kundeneigene Netz statt. Der Inselbetrieb kommt nur in Ausnahmefällen im ländlichen Raum und großer Entfernung zum Versorgungsnetz zum Einsatz. zz Netzanschluss

Allgemein gilt beim Netzanschluss nach EEG 2017 und nach dem Energiewirtschaftsgesetz, dass die technische Sicherheit zu gewährleisten ist (§ 10 Abs. 2 EEG 2017). Hierzu sind die anerkannten Regeln der Technik (VDI/DVGW/DKW/DIN, 2016) einzuhalten (§ 49 EnWG). Darüber hinaus sind etwaige Anschlussbedingungen des örtlichen Netzbetreibers zu beachten. Künftig wird die in Erarbeitung befindliche Anwendungsregel (VDE-AR-N 4100) die bestehenden technischen

Regeln für Anschluss und Betrieb von Kundenanlagen an das Niederspannungsnetz zusammenfassen. In . Abb. 8.10 ist das Schema eines AC-seitigen Anschlusses des Batteriespeichers mit Laderegler dargestellt. AC-gekoppelte Systeme eignen sich insbesondere zur Nachrüstung von Batteriespeichersystemen, es ist jedoch ein zusätzlicher Wechselrichter für die Batterie nötig. Bei Neuinstallationen eines PV-Batteriespeichersystems werden meist DC-seitige eingebundene Speicher im Erzeugerpfad eingesetzt. Der Laderegler bzw. Batterie-Wechselrichter bildet das Herz des AC-gekoppelten Systems. Er regelt zu jedem Zeitpunkt das Gleichgewicht von erzeugter und benötigter Leistung. Liegt zu viel Solarertrag vor, speichert der Laderegler diesen in den Batterien. Wird mehr Strom benötigt als direkter Solarstrom zur Verfügung steht, entlädt der Laderegler die Batterien. 8.4.4 Gesamtsysteme

Die Auswahl der Einzelsysteme und Lösungsansätze für ein integriertes Energiekonzept muss angepasst an den Energiebedarf und das thermische Verhalten und Beachtung möglicher Quartierlösungen, übergeordneter Angebote (Nah- und Fernwärmekonzepte), Umgebungsbedingungen (oberflächennahe Geothermie, Düker, Windkraft, Solarangebot) zusammengesetzt und nach ökologischen und ökonomischen Kriterien erfolgen. Integrierte Energiekonzepte können ausschließlich auf Basis von Strom als Energieträger aufgebaut werden. Mit elektrischen Wärmepumpen als Wärmeerzeuger, Nutzung des Wärmesenkpotentials für Direktkühlung (siehe . Tab. 8.10) und elektrischer Antriebsenergie für Ventilation, Licht und Pumpenergie ist die Basis für die Einbindung von selbsterzeugtem regenerativen Strom optimal möglich, siehe . Abb. 8.11. In dem dargestellten Beispiel wird ein Wohnhaus mit einer Wärmepumpe zum Heizen und Kühlen, einer PV-Anlage zur Erzeugung von selbstgenutztem Strom und mit einem Elektrospeicher versorgt. Weitere elektrische Verbraucher sind die Antriebe der kontrollierten Lüftung, der Heizungspumpen und eine Ladestation für die E-Mobilität. Die sehr hohe Abdeckung der Energieversorgung in Deutschland mit Erdgas bietet sich für Eigenstromerzeugung mittels Kraft-Wärme-Kopplung und Nutzung der Abwärme zu Heizzwecken an. Die Kombination entweder von Sorptionskältemaschinen zur Kälteerzeugung im Kühlfall oder einer Kombination von PV-Anlagen, die im Kühlbetrieb (Sommerbetrieb) im Verbund mit Elektro-Speichern arbeiten, führt zu sehr hoher Primärenergieausnutzung. Die Effizienz der Fernwärmeversorgung hängt von der Art der Wärmegewinnung ab und ist je nach Primärenergiekennwerten (. Tab. 8.2) auch in Kombination mit Sorptionskältemaschinen mit geringem Primärenergieaufwand einzusetzen. Ein Extremfall ist die Verwendung nur von volatilem Strom über

607 8.5  •  Gebäudebetrieb und Monitoring

PV-Anlage

Eigenstromnutzung Netzbezug

Einspeisung

Stromnetz .. Abb. 8.9  Photovoltaikanlagen in Gebäuden: Prinzipdarstellung für Netzdienlichkeit

Stromnetz

Strom aus Photovoltaik

kWh Zweirichtungszähler

=

Erzeugungszähler

Verbrauchszähler

kWh

kWh

~

Wechselrichter AC/DC

Laderegler intelligentes Energiemanagement

elektrische Verbraucher der Gebäudeversorgung Batterien

~

=

Wechselrichter DC/AC

+

-

+ Gerätestrom z.B. Beleuchtung und Geräte + Gebäudebetrieb z.B. Heizen, Lüften, Pumpen, Trinkwarmwasser, etc.

.. Abb. 8.10  AC-seitige Einbindung im Verbraucherpfad

Speicherung in Elektrospeichern, die in einem „smart-grid“System günstigen verfügbaren „Überschussstrom“ speichern und zeitversetzt dem Gebäude zuführen. Denkbar sind hier auch Wärmeverteilsysteme, die mit elektrischen Direktheizsystemen technisch einfach errichtet werden können. Auch in Kombination mit den üblichen Warmwassersystemen ist diese Technik einsetzbar, wobei Elektrospeicher und Wärmespeicher (power-to-heat) eingesetzt werden können. Eine Infrastruktur mit digitalen Zählern und entsprechenden Geschäftsmodellen ist erst in Vorbereitung. 8.5

Gebäudebetrieb und Monitoring

Jedes Gebäude wird auf der Grundlage einer Vielzahl gestalterischer und technischer Anforderungen erstellt. Die einzelnen

Komponenten sind ausgereift und erprobt, das Zusammenspiel muss jedoch gesteuert, geregelt und angepasst werden. Viele Untersuchungen zeigen, dass geplante Energiebedarfe von denen realen im Gebäudebetrieb erheblich abweichen können. Dies hat unterschiedliche Gründe und machteine Überwachung des Gebäudebetriebs in der ersten Phase der Inbetriebnahme („einregulieren“) und eine langfristige Überwachung („Monitoring“) erforderlich. Die notwendige (digitale) Datentechnik ist bei vielen Anlagenteilen der Gebäudetechnik ohnehin vorhanden. Das Zusammenführen aller Daten ist in der Regel Teil einer mehr oder weniger umfangreichen Regeltechnik bzw. Gebäudeautomation (▶ Abschn. 6.3). Auch die Gebäudeleitechnik (GLT) ist darauf ausgelegt, voreingestellte Sollfunktionen im Betrieb einzuhalten und verfügt meist nicht über die Möglichkeit, eine Optimierung mit Fehlererkennung und Adaption durchzuführen. Dazu wird ein Monitoring-

8

Kapitel 8 • Energiekonzepte

608

1

PV-Anlage

2 3 =

5 6

Speicherung

~

Solarenergie

4

7

=

~

+

Stromnetz

E-Mobility

-

elektrischer Strom PV-Strom

8 9

11 12

Umweltenergie

10

elt. TWW-Nacherwärmung

Wärmepumpe + Speicher

13

WRG

14

16 17 18 19 20 21 22 23

Erdsonden Außenluft

15

Wärme

Zuluft

Luft-Erdwärmeübertrager

Raumlufttechnische Anlage

.. Abb. 8.11  Energieflussschema „Nur-Strom-Konzept“

konzept für den Gebäudebetrieb erforderlich, welches im günstigsten Fall vor der Erstellung eines Gebäudes geplant, umgesetzt und betrieben wird. Messung, Auswertung und Bewertung werden unter dem Sammelbegriff „Monitoring“ geführt. In . Abb. 8.12 sind die Abläufe einer Monitoringkampagne von den Messgrößen bis zur Auswertung dargestellt. Das Monitoring kann grob in drei Bereiche: Energiemonitoring, Betriebsmonitoring und behördliches Monitoring eingeteilt werden. Die Unterscheidung ist die Detailtiefe. Der Einbau von Messstellen, die über ein einfaches Jahresbilanzieren von Energiedaten hinausgeht, muss mit der Anlagenplanung vorbereitet werden. Nachrüstungen ziehen einen ungleich höheren Aufwand nach sich. Das energetische Monitoring bezieht sich schwerpunktmäßig auf die Erfassung der Energieerzeugung, bzw. -Lieferung (fossile Energieträger,

Elektroverbrauch, Geothermie, Fernwärme). Sinnvoll ist die Aufteilung nach Verbrauchern (Heizung, Kühlung, Lüftung, Beleuchtung, EDV, Gastronomie etc.). Ziel ist vorwiegend die Bestimmung von Effizienzkennwerten (Wirkungsgrade, Jahresarbeitszahlen (COP) u. a.). Ein Lastgangverlauf kann mit der Jahres-Bilanzierung nicht erstellt werden. Deshalb sind detaillierte Rückschlüsse auf den Anlagenbetrieb nicht möglich. Das Betriebsmonitoring geht deutlich über das Energiemonitoring hinaus und betrachtet die Anlagen detaillierter. Es bezieht insbesondere eine Reihe von wichtigen Datenpunkten ein, die Bestandteile des Regelungssystems (Sollwerte, Betriebszustand, Ventilstellung) sind und z. B. auch für den Nutzerkomfort (Ist-Temperatur, Luftqualität) wichtig sind. Alle Datenpunkte müssen in angemessener Zeitauflösung (5 bis 15 min) und möglichst synchron aufgezeichnet und langzeit-

609 8.5  •  Gebäudebetrieb und Monitoring

Messung (Messgröße)

T

Signal

Ethernet

. V 1/0

Signalmessung Signalskalierung Signalspeicherung

Datentransfer

Auswertung

Messgerät

Internet

BUS

GLT

% Datenserver A/B/AB

Kabel (analog)

DDC

WMZ Telefon, Analogmodem, Internet, Email, Datenträger

KMZ

Funk

Auswertungsrechner

Datenlogger

ELZ

ELZ (EVU)

Zählersignal Email

EVU

Mobilfunkmodem

Brunnenmonitoring

"Echtzeit"

ggf. Kurzzeitspeicherung

Langzeitarchivierung

.. Abb. 8.12  Datenflussschema für eine Monitoringkampagne: von den verschiedenen Messfühlern (T Temperatur, V Volumenstrom; WMZ Wärmemengenzähler, KMZ Kältemengenzähler, ELZ Elektrozähler) werden Signale gemessen, übertragen, zusammengeführt und ausgewertet. (IEK Leibniz Universität Hannover 2018)

gespeichert werden. Mit sog. Sankey-Diagrammen können Energieflüsse grafisch dargestellt werden, siehe . Abb. 8.13. Durch Analyse von Schalt- und Betriebszeiten, Temperaturen, Leistungen u. a. können Funktionen geprüft und Fehlerquellen identifiziert werden oder der Anlagenbetrieb optimiert werden. Behördliches Monitoring wird i. d. R. bei thermischer Nutzung des Untergrundes mit Grundwasserbrunnen verlangt. Brunnenanlagen und Erdwärmesonden-Anlagen in Wasserschutzgebieten dürfen nur unter bestimmten behördlichen Auflagen betrieben werden. Diese sind z. B. je nach Bundesland und Standort unterschiedlich. Die Auflagen werden durch die Untere Wasserbehörde formuliert, an diese ist auch regelmäßig zu berichten. Häufig gelten für die folgenden Größen einzuhaltende Grenzwerte: maximaler Fördervolumenstrom maximales monatliches oder jährliches Fördervolumen maximale Einleitungstemperatur (z. B. 18 °C) maximale Temperaturänderung zwischen Förderung u. Einleitung (häufig 5 K)

---

--

maximale eingetragene oder entzogene Wärmemenge möglichst neutrale jährliche Wärmebilanz

Zusätzlich müssen folgende Größen überwacht werden: Brunnenpegel (ggf. auch Pegel der zusätzlichen Messbrunnen) chemische Grundwasserbeschaffenheit Die Erfassung muss mit geeigneter Messtechnik erfolgen, die Daten müssen als Zeitreihen gespeichert werden. In der Regel sind dazu selbstständig schreibende Kontrollgeräte gefordert, dies kann häufig auch an eine Gebäudeleittechnik gekoppelt sein. Konkrete Anforderungen an die Messgenauigkeit und Betriebsbereinigung werden erfahrungsgemäß im Projekt durch die Behörden bisher nicht gestellt. Gefordert wird eine regelmäßige Berichterstattung an die Behörde. Gerade in dicht bebauten Gebieten soll durch diese Reglementierung einer stetigen Erwärmung des Untergrunds entgegengewirkt und die thermische Beeinflussung auf Nachbargebiete eingegrenzt werden. Eine Abkühlung des Grundwassers ist dabei

8

Kapitel 8 • Energiekonzepte

1 2

Fernwärmenetz

610

Verluste Heizkreise

5

KKM 1 KKM 2

Stromnetz

4

Lüftungstechnik

Allgemein

3

Heizfläche

Verluste

Geothermie Ringleitung Kälteverteilung

Mieter

6 7

Fahrtreppe & Aufzüge Sonstiges

Nebengebäude

Parkfläche

8

Shops

Transformationsverluste

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Wärme

Strom

Kälte

.. Abb. 8.13  Energieflussschema als Sankey-Diagramm für ein Shoppingcenter für ein Betriebsjahr. Gut erkennbar ist der hohe elektrische Anteil des Energiebedarfs vor allem für Mieterstrom, Lufttransport und Kühlung. (IEK Leibniz Universität Hannover 2018)

eher erwünscht. Für die Messung der erdreichseitigen Energiemengen ist meist die Installation eines Wärmemengenzählers erforderlich. Das Gerät muss Wärmeeintrag und -entzug messen und separat bilanzieren können. Es bestehen besonders hohe Anforderungen an die Temperaturmessgenauigkeit, da häufig nur geringe Temperaturdifferenzen zwischen Vorlauf und Rücklauf vorliegen (1 bis 3 K). 8.6

Wirtschaftlichkeitsberechnung

Nachhaltige Energiekonzepte für Gebäude werden durch eine CO2-Bilanz und der Primärenergiebilanz nachgewiesen. Eine kaufmännische Wirtschaftlichkeit kann damit nicht geprüft werden. Neben der Prüfung der Umweltverträglichkeit gehört es zu den Aufgaben der Planer, mittels Abschätzung der Kosten und Investitionen, des Energiebedarfs und mit Energieszenarien auch die Wirtschaftlichkeit möglicher Energiesysteme zu prüfen. Ziel ist es, einen Konflikt zwischen Ökologie und Ökonomie durch Kombination geeigneter Energiesysteme zu minimieren und wirtschaftliche und nachhaltige Konzepte aufzustellen. Mit Wirtschaftlichkeitsrechnungen sollen die langfristigen Auswirkungen einer oder mehrerer geplanter Investitionen ermittelt werden. Investitionsrechnungen sind vor allem Planungsrechnungen und Grundlage für Investitionsentscheidungen. Mit ihrer Hilfe werden quantitative, an Liquidi-

täts- oder Erfolgskriterien orientierte Maßstäbe für die wirtschaftliche Vorteilhaftigkeit alternativer Investitionsvorhaben ermittelt oder optimiert. Unterschieden wird bei der Wirtschaftlichkeitsrechnung zwischen statischen und dynamischen Methoden. Bei der statischen Wirtschaftlichkeitsrechnung wird die Ermittlung auf einen bestimmten Zeitpunkt oder Zeitraum beschränkt, in dem die Wirtschaftlichkeit überprüft werden soll. Statische Verfahren sind die Kostenvergleichsrechnung, die Gewinnvergleichsrechnung und die Amortisationsrechnung. Bei der dynamischen Wirtschaftlichkeitsrechnung werden alle Einund Auszahlungen während der Nutzungszeit des Investitionsobjektes in die Betrachtung einbezogen. Der Zeitpunkt der Ein- und Auszahlungen wird durch die Zinseszinsrechnung berücksichtigt. Es wird zwischen verschiedenen Verfahren bei der dynamischen Wirtschaftlichkeitsberechnung unterschieden: Barwertmethode Kapitalwertmethode Annuitätenmethode interne Zinsfußmethode und dynamische Amortisationsmethode.

---

Die statischen Verfahren der Investitionsrechnung unterscheiden sich von den dynamischen Verfahren durch die Vereinfachung, dass Kosten und Erträge während aller Perioden des Betrachtungszeitraums gleichbleiben. Zu unterschiedlichen

611 8.6 • Wirtschaftlichkeitsberechnung

Zeiten anfallende Aus- und Einzahlungen bzw. Ausgaben und Einnahmen einer Investition werden bei dynamischen Verfahren unterschiedlich bewertet. In der Gebäudetechnik hat sich die Annuitätenmethode als geeignetes Verfahren durchgesetzt (VDI 2067/ VDI 6025). Es werden darin Kosten in vier Kostengruppen zusammengefasst: kapitalgebundene Kosten, bedarfsgebundene Kosten, betriebsgebundene Kosten, sonstige Kosten,

---

die addiert die Jahreskosten ergeben und den kaufmännischen Vergleich verschiedener Konzepte ermöglichen. Kapitalgebundene Kosten werden aus den Investitionen berechnet. Dazu zählen Anschaffungskosten für alle Teile von Anlagen (Wärmeerzeuger, raumlufttechnische Zentralgeräte, Pumpen, Ventilatoren etc.) und auch bauliche Anlagen, sofern dazugehörig (z. B. Technikzentralen). Für die Berechnung muss ein Betrachtungszeitraum festgelegt werden, da nur die jährlichen Kosten bzw. die kumulierten Kosten verglichen werden. Der Betrachtungszeitraum wird i. d. R. nach der zu erwartenden Lebensdauer des maßgeblichen Anlagenteils gewählt, siehe . Tab. 8.17. Die Lebensdauer einzelner Anlagenkomponenten kann kürzer als der Betrachtungszeitraum sein. In diesem Fall geht eine Ersatzbeschaffung in die Rechnung ein. Ein Überblick über die Lebensdauer von Anlagenkomponenten ist in . Tab. 8.18 aufgeführt (Auszug VDI 2067). Da die Wirtschaftlichkeitsberechnung eine Entscheidungsgrundlage ist, wird sie meist in der Vorplanungsphase und damit mit groben Kostenschätzungen und Annahmen aufgestellt. Deshalb kann die Lebensdauer von Anlagenteilen, die dann auch noch nicht dimensioniert sind, untergeordnet werden. Maßgeblich sind die zusammengefassten Hauptkomponenten der Anlagen. In die Betrachtung geht eine (festzulegende, mit dem Bauherrn abzusprechende) Verzinsung des eingesetzten Kapitals ein und eine lineare Abschreibung der Anschaffung. Zunächst wird der Betrachtungszeitraum festgelegt. Für die einzelnen Anlagenkomponenten ist entweder der Restwert zu ermitteln, wenn die Lebensdauer länger als der Betrachtungszeitraum ist, oder der Wert der Ersatzbeschaffung. Die Annuität der Kapitalkosten AN,K errechnet sich aus (VDI 2067):

AN;K = .A0 + A1 + A2 + : : : + An − RW /  a Darin ist A0 die Investition und A1 … An der Barwert der Ersatzbeschaffungen bzw. RW der ggf. abzuziehende Restwert, der durch lineare Abschreibung berechnet wird. Der Annuitätenfaktor berücksichtigt die jährliche Abschreibung unter Beachtung von Zinsen und Inflation. Ein preisdynamischer Barwertfaktor berücksichtigt mögliche Preisänderungen während des Betrachtungsfaktors.

.. Tab. 8.17  Betrachtungszeiträume für Teilsysteme beim Annuitätenverfahren. (VDI 2067) Teilsystem

Betrachtungszeitraum in Jahren (Empfehlung)

Heizung

20

Lüftungs- und Klimaanlagen

15

Aufzüge

15

Förderanlagen

20

Dach, Wand, Fassade

50

Sanitär

20

Schwachstromanlagen

15

Starkstromanlagen

20

MSR-Technik

15

Die bedarfsgebundenen Kosten setzen sich aus dem Jahresenergieverbrauch aller Verbraucher einschl. der Hilfsenergie und Betriebsstoffen (Wasser, Schmierstoffe u. a.) zusammen. Im Stadium der Planung stammen diese Werte aus Schätzungen oder Simulationen. Besonders schwierig sind zukünftige Preissteigerungen abzuschätzen. Es bietet sich an, mit unterschiedlichen Szenarien verschiedene Entwicklungen zu simulieren. Bei Anlagen mit Energiegewinnen (Photovoltaik, Windkraft, KWK) sind Gutschriften in den Kostenrechnungen zu berücksichtigen. Die Berechnung erfolgt nach den verschiedenen Bedarfen multipliziert mit den spezifischen Kosten für Strom, Wärme, Kälte und ggf. Wasser und Schmierstoffe. Ein preisdynamischer Barwertfaktor (VDI 2067) berücksichtigt angenommene Preisänderungen über den Betrachtungszeitraum. Die betriebsgebundenen Kosten für Instandhaltung setzen sich zusammen aus Kosten für Inspektion, Wartung, Instandsetzung und Schwachstellenbeseitigung. Die Kosten werden prozentual oder mit Lohnstundenansätzen gerechnet, siehe . Tab. 8.18. In . Tab. 8.18 sind auszugsweise Nutzungsdauer für Anlagenkomponenten und Ansätze für Instandsetzung, Wartung und Inspektion angegeben. Das beschriebene dynamische Annuitätenmodell erlaubt auf der Basis von Daten der Vor- oder Entwurfsplanung den Vergleich der Jahreskosten bei Berücksichtigung angenommener Zinsen, Inflationsraten und Energieszenarien. Dabei werden die Kosten über den Betrachtungszeitraum kumuliert und liefern eine kaufmännische Entscheidungsgrundlage. Beispiel: Für einen Büroneubau in Berlin wird eine hochwärmegedämmte Fassade, baulicher Sonnenschutz und ausreichend thermische Speichermasse in den Räumen vorgesehen. Mit baulichen Maßnahmen wird die Notwendigkeit einer Kühlung in den Sommermonaten verhindert. Es sollen vier Varianten der Wärmeerzeugung bzw. -verteilung untersucht werden:

8

Kapitel 8 • Energiekonzepte

612

1 2

.. Tab. 8.18  Rechnerische Nutzungsdauer sowie Aufwand für Inspektion, Wartung und Instandsetzung und Bedienen von technischen Anlagen Anlagenkomponente

3

Rechnerische Nutzungsdauer

Aufwand für Instandsetzung fInst

Aufwand für Wartung und Inspektion fW+Insp

Aufwand für Bedienen

Jahre

%

%

Stunden pro Jahr (h/a)

4

Heizung Plattenheizkörper, Stahl

30

1

0

0

5

Deckenheizungen, Deckenstrahlplatten

20

1,5

0,5

0

Warmwasser-Fußbodenheizungen

50

1

0

0

Thermisch aktive Bauteile, z. B. Decken

50

1

0

0

Elektrische Fußbodenheizung (DIN V 44576) (einschließlich Aufbau ab Rohbetondecke)

50

2

0

0

Umwälzpumpen

10

2

1

0

Gas-Brennwertkessel, wandhängend, unter 100 kW

18

1,5

1,5

10

Gas-Brennwertkessel, bodenstehend, unter 200 kW

20

1

1,5

20

Luft/Wasser (Elektro)

18

1

1,5

5

Sole/Wasser, Wasser/Wasser (Elektro)

20

1

1,5

5

Gas

15

3

1,5

40

Blockheizkraftwerke

15

6

2

100

Flachkollektor

20

0,5

1

5

Vakuum-Röhrenkollektor

18

0,5

1

5

Vakuum-Flachkollektor

15

0,5

1

5

Hausübergabestation bei Fernwärme mit direktem Anschluss

30

2

1

0

Hausübergabestation bei Fernwärme mit indirektem Anschluss

20

2

1

0

Bauten allgemein

50

1

1

0

20

0

1

0

20

2

10

0

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Wärmeerzeuger

Wärmepumpen

Solarkollektoren

17

Raumlufttechnik, Raumkühltechnik

18

Wärmerückgewinner

Luftdurchlass

Platten-Wärmetauscher

19 20 21

Kreislaufverbund-Wärmetauscher

15

2

15

0

Rotations-Wärmetauscher

15

3

10

0

20

2

4

0

Luftkühler Wasser Kühldecke

22

Kassetten bzw. Langfeldplatten mit Wasserrohren (Klemm‑, Magnet- und Klebeverbindung oder lose eingelegt)

20

1

1

0

23

Kühlsegel

20

1

1

0

Ventilator mit Riemenantrieb

18

3

10

0

Ventilator mit Direktantrieb

12

2

5

0

613 8.6 • Wirtschaftlichkeitsberechnung

.. Tab. 8.18 (Fortsetzung) Anlagenkomponente

Rechnerische Nutzungsdauer

Aufwand für Instandsetzung fInst

Aufwand für Wartung und Inspektion fW+Insp

Aufwand für Bedienen

Jahre

%

%

Stunden pro Jahr (h/a)

Luftführung/Luftkanäle

30

0

2

0

Kompressions-Kälteanlagen

15

2

1,5

1

Absorptions-Kälteanlagen

18

1,5

1,5

0

Rückkühlwerke

20

2

1,5

0

Erdsonden

50

2

1

0

Elektronisch geregelter Durchlauferhitzer

15

1

1

0

Speicher-Wassererwärmer mit Fremderwärmung

15

2

1

0

Regelventile, Hähne, Klappen

10

10

2

0

Messwertgeber (Temperatur, Feuchte, Druck, Sonstiges)

10

10

2

0

Server

5

20

2

1

Aufzüge

15

9

3,5

6

Dezentrale Trinkwassererwärmung

Gebäudeautomation Stellgeräte

Zentrale Datenverarbeitungseinrichtungen

1. Wärmeerzeugung mit Brennwertheizkessel in Verbindung mit einer Warmwasserpumpenheizanlage 2. Wärmeerzeugung mit Kraft-Wärme-Kopplung und Zusatzheizkessel in Verbindung mit einer Warmwasserpumpenheizanlage 3. Wärmeerzeugung durch elektrische Widerstandsheizung in Verbindung mit Elektrospeichern und Verbindung mit einem „smart-grid“ 4. Wärmeerzeugung durch elektrische Widerstandsheizung Die erste Variante entspricht einem „Standardmodell“ mit geringen Investitionskosten. Die Deckung der elektrischen Grundlast mit einem Kraft-Wärme-Kopplungsgerät und gleichzeitige Nutzung der Abwärme verspricht eine gute Wirtschaftlichkeit. Eine Direktheizung in Verbindung mit der Möglichkeit, volatilen Strom aus dem Netz günstig einzukaufen und zeitverzögert zur Beheizung zu verwenden, ist im Zusammenhang mit einem „netzreaktiven“ Gebäude (▶ Abschn. 8.4.3) zu untersuchen. Als alternatives Wärmeerzeugungskonzept wurden als dritte und vierte Variante die Nutzung einer elektrischen Widerstandsheizung geprüft. Hierbei unterscheiden sich beide untersuchte Varianten durch das Vorhandensein (oder NichtVorhandensein) eines Lithium-Ionen-Speichers. Bei der Nutzung eines elektrischen Speichers ist darüber hinaus die Verwendung eines sogenannten „smart-grids“ empfehlenswert. Hierbei handelt es sich um einen intelligenten Stromzähler,

der in Abhängigkeit der Netzauslastung günstigeren Strom einkaufen kann. Diese Variante der Wärmeerzeugung benötigt kein Wasserleitungsnetz sowie keine zentrale Wärmeerzeugung im Gebäude. Vielmehr werden partiell elektrische Heizmatten im Estrich verbaut. Diese werden mit einem Zweileitersystem elektrisch betrieben, sodass durch den elektrischen Widerstand in den Heizmatten Wärme erzeugt wird. Zur Beheizung der Nutzfläche des Gebäudes war es nicht notwendig, die komplette Fläche im Gebäude zur Wärmegewinnung zu nutzen. Untersucht wurde zunächst der Einsatz einer elektrischen Heizung ohne einen elektrischen Speicher, auf Basis des regulären Stromtarifs des Versorgers. Die vierte Variante entspricht diesem System, jedoch in Kombination mit einem Lithium-IonenSpeicher. Dieser soll die Kosten der elektrischen Energie durch die Nutzung eines Nachstromtarifs erheblich senken. Eine weitere Alternative, bei der neben dem Einsatz eines elektrischen Speichers zusätzlich eigener Strom durch eine Photovoltaik-Anlage erzeugt wird, wurde verworfen, da die benötigten intelligenten Stromzähler derzeit noch nicht marktreif sind. Die vierte Variante soll vor allem eine Vergleichbarkeit zwischen der Nutzung einer elektrischen Widerstandsheizung mit und ohne elektrischen Speicher bieten. Darüber hinaus wird analog zum Einsatz eines Brennwertheizkessels mit und ohne Kraft-Wärme-Kopplung die Auswirkung der Ergänzung des jeweiligen Wärmeversorgungskonzeptes gezeigt. In . Tab. 8.20 ist das Endergebnis auf der Basis der Ener-

8

614

Kapitel 8 • Energiekonzepte

1

.. Tab. 8.19  Investitionskosten für 4 Varianten einer Wärmeerzeugungsanlage für ein Bürogebäude mit 3363 m2 BGF (Planung 2016)

2

Variante

Investitionskosten geschätzt, netto

3

1 Brennwertkessel/WWPH

184.000 €

2 BHKW und Spitzenkessel Brennwert

209.000 €

4

3 Allelektrische Beheizung

78.649 €

4 Elektrische Beheizung und Li-Io-Speicher

703.648 €

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

giekosten mit Strombezugskosten (Arbeitspreis netto) von 22 ct/kWh, Erdgas mit 7 ct/kWh und einer Schätzung der Herstellungskosten und Energiedaten aus einer thermischen Simulation mit einer dynamischen Wirtschaftlichkeitsberechnung für den Betrachtungszeitraum von 20 Jahren aufgeführt. Für die erste Lösung mit Brennwertkessel und Warmwasserpumpenheizung wurden Investitionskosten von 184.000 € geschätzt. Bei der Variante 2 wird zusätzlich ein BHKW mit 6 kW elektrische und 15 kW thermische Leistung angenommen. Die Gesamtinvestitionskosten betragen 209.000 € netto, eine Förderung von 3000 € kann davon abgezogen werden (KWK-Förderung). Der erzeugte Strom wird mit einer Gutschrift von 0,22 €/kWh berücksichtigt, da dies dem Stromtarif des Versorgers entspricht. Durch die Auslegung des BHKW auf die elektrische Grundlast kann von einem vollständigen Eigenverbrauch des erzeugten Stroms ausgegangen werden. Die unterschiedlichen Wirkungsgrade des Brennwertheizkessels sowie des BHKW finden in den bedarfsgebundenen Auszahlungen dieser Variante Beachtung. Für die Varianten 3 (reine elektrische Heizung) betragen die Investitionskosten Heizung 78.648,- €. Zur Nutzung eines elektrischen Speichers (Variante 4) sind zusätzliche Kosten i. H. v. 625.000 € anzusetzen. Diese begründen sich durch eine Kapazität von 500 kWh. Diese Wärmemenge entspricht einem angenommenen Durchschnittstag der Heizperiode nach der Jahresdurchschnittstemperatur (außen). Es wird unterstellt, dass durch einen Nachttarif günstiger Strom mit Kosten von 2 ct/kWh eingekauft werden kann, welcher im Laufe des Tages verbraucht wird. Diese Annahme könnte bei Überschussstrom aus dem Netz in Verbindung mit „smartgrids“ möglich werden. Um eine möglichst hohe Nutzung des günstigen Stromtarifs zu gewährleisten, wurde die Kapazität von 500 kWh gewählt. Die Kosten für einen elektrischen Speicher betragen dabei 1250 € je kWh Speicherkapazität. Die Investitionskosten für eine elektrische Widerstandsheizung mit zusätzlichem Lithium-Ionen-Speicher werden mit insgesamt 703.648 € angenommen. Allerdings erfolgt im Laufe des Betrachtungszeitraumes eine deutliche Ersparnis in Bezug auf die Stromkosten. In . Tab. 8.19 sind die geschätzten Investitionskosten für alle vier Varianten aufgeführt. Obwohl die Investition der Variante 3 die geringste ist, sind die Jahreskosten für 20 Jahre aufgrund des Stromtarifs für

elektrische Heizung mehr als doppelt so hoch im Vergleich zu Variante 1 mit Standard WWPH. Die günstigste Variante ist der Einsatz eines kleinen BHKW, die durch die Auslegung auf die elektrische Grundlast und die Nutzung der Abwärme zu Heizzwecken 40 % unter der (Standard) Variante 1 bleibt. Die Speicherung von Strom im Niedertarif kann die hohen Kosten für elektrische Speicher nicht kompensieren und führt zu dreifachen Gesamtkosten in 20 Jahren. Selbst wenn der Strombezug im „smart-grid“ mit sehr geringen Bezugskosten möglich wäre, könnten die hohen Kapitalkosten die Variante 4 nicht wirtschaftlich gestalten. Es kann also nur bei einer drastischen Reduktion der Kosten für elektrische Speicher (weniger als 400 €/kWh) Wirtschaftlichkeit erzielt werden oder durch Ergänzung anderer Eigenstromerzeugungssysteme aus Photovoltaik. Auch die Einbindung von Wärmespeichern zur Nutzung von Überschussstrom („Power-to-heat“) kann in diese Betrachtungen einbezogen werden. Wirtschaftlichkeitsberechnungen, die in der Planungsphase als Entscheidungsgrundlage erstellt werden, sollten mit der Detaillierung der Planung und späteren Kostenfeststellung fortgeschrieben und überprüft werden. Erst ein Betriebsmonitoring bietet schließlich die Möglichkeit der Überprüfung von berechneten Energiebedarfen und der Optimierung. 8.7

Smart Home

Der Begriff des Smart Home bezeichnet die intelligente Vernetzung der Gebäudetechnik innerhalb einer Wohneinheit. In Ermangelung einer einheitlichen Definition umfasst der Begriff Systeme zur Steuerung des Energieverbrauchs ebenso wie Sicherheitstechnik sowie die Integration von Haushaltsgeräten und Multimedia in ein intelligentes System. Ein Smart Home-System kann bei kompatiblen Komponenten nahezu unbegrenzt erweitert werden und erlaubt die Erstellung Gewerke übergreifender Szenarien zur Steigerung der Energieeffizienz, des Komforts oder der Behaglichkeit für den Nutzer. zz Komponenten

Um eine Vernetzung und Steuerung zu ermöglichen, bedarf es bei jedem Smart Home-System bestimmter Grundkomponenten. In diesem System muss eine Datenerfassung, der Datentransport, eine Datenauswertung sowie eine Steuerung ermöglicht werden. Die Datenerfassung erfolgt dabei durch Sensoren, die beispielsweise die Raumtemperatur in einer Zone erfassen. Die Daten werden übermittelt und in dem genannten Beispiel mit der Solltemperatur abgeglichen. Sofern eine Abweichung vorliegt, wird ein entsprechendes Signal an die Aktoren gesendet, sodass eine Angleichung der Werte erreicht wird. Für die Kommunikation zwischen Aktoren und Sensoren bedarf es eines kabelgebundenen oder kabellosen Übertragungsmediums (bei kabelgebunden Lösungen: Bussystem). Die vierte Komponente bildet die Smart Home-

8

615 8.7 • Smart Home

.. Tab. 8.20  Jahreskosten für 4 Varianten einer dynamischen Wirtschaftlichkeitsberechnung am Beispiel eines Bürogebäudes in Berlin (Planung 2016, Bau ab 2018); (Variante 1: WWPH + Brennwertkessel, Variante 2: BHKW + WWPH + Brennwertkessel, Variante 3: elektrische Widerstandsheizung, Variante 4: elektrische Widerstandsheizung und Li-Io-Speicher 500 kWh für Tagesbedarf ) Kostenart

Variante 1

Variante 2

Variante 3

Variante 4

Kapitalgebunden

207.600 €

229.600 €

78.648 €

703.648 €

Bedarfsgebunden

228.887 €

161.638 €

823.994 €

366.216 €

Betriebsgebunden

7.566 €

87.939 €

9.555 €

161.413 €

Einsparung (Strom)

0 €

209.678 €

0 €

0 €

444.053 €

269.499 €

912.197 €

1.231.277 €

Summe:

Zentrale, meist in Form eines Gateways oder Automatisierungsrechners. Sie dient dazu, unterschiedliche Geräte mit unterschiedlichen Funksprachen miteinander zu kombinieren. Die meisten Smart Home-Zentralen verfügen über die Möglichkeit, für den Nutzer z. B. via W-LAN mit der Zentrale zu kommunizieren und das Smart Home-System zu steuern. zz Funktionen

Bei Vorhandensein der notwendigen Komponenten sind diverse Anwendungsmöglichkeiten im Sinne einer intelligenten Wohneinheit denkbar. So kann durch die Temperatur in einem integrierten System durch die Steuerung der Heizung, der Lüftung (bei Wohnnutzung i. d. R. natürliche Lüftung) und der Außenjalousien erfolgen. Während in Abwesenheit des Nutzers eine Grundtemperatur in der Wohneinheit gehalten werden soll, soll bei Ankunft des Nutzers eine behagliche Temperatur vorherrschen. Sensoren erfassen Außen- und Raumtemperatur und geben diese Informationen zum Abgleich weiter. Je nach Szenario werden notwendige Aktoren angesteuert um die vorgegebene Temperatur beim Eintreffen oder zu einem durch den Nutzer festgelegten Zeitpunkt zu erreichen. An einem sonnigen Wintertag könnte die Jalousie hochgefahren werden, um eine Vortemperierung der Räume zu ermöglichen. Bei einem hohen energetischen Standard (z. B. Passivhaus) könnte jedoch eine Überhitzung drohen, sodass bei ausreichender Innentemperatur die Jalousien wieder herunterfahren würden. Auch könnten nun die Fenster geöffnet werden, um die Temperatur wieder schneller zu senken. In diesem Beispiel weist das System verschiedene Komponenten aus verschiedenen Gewerken auf, die intelligent einen Zielwert in der Wohneinheit erreichen. Der Vorteil des Systems liegt hier nicht nur bei einem hohen Komfort für den Nutzer, sondern auch in einer Kostenersparnis. Durch Nutzung der Anergie (Luftaußentemperatur, Sonnenstrahlung) wird der Anteil der Heizung selbst reduziert, was eine höhere Effizienz und Kostenersparnis zur Folge hat. Nicht jede Anwendungsmöglichkeit muss dabei mit energetischer Effizienz verbunden sein. Ein anderes Beispiel könnte die Steuerung des Lichts in Verbindung mit MultiMedia-Komponenten und Haushaltsgeräten sein. Der Nutzer

wird zu einer gewünschten Uhrzeit durch eine Lichtsteuerung und ggfs. Musik geweckt. Ein Sensor nimmt nach dem Aufstehen eine tatsächliche Bewegung wahr, sodass sich die Kaffeemaschine erhitzt und bei Ankunft in der Küche für den Nutzer bereitsteht. Je mehr kompatible Komponenten in einer Wohneinheit installiert sind, desto mehr Möglichkeiten ergeben sich. Die . Abb. 8.14 zeigt weitere, wenn auch nicht abschließend alle verwendbaren Komponenten in einem Smart Home. zz Szenarien

Die Steuerung eines Smart Homes kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Ein Eingreifen durch den Nutzer, z. B. via App auf einem mobilen Endgerät ist dabei ebenso möglich wie eine Automatisierung der Wohneinheit. Im Hintergrund sind dabei Szenarien vorhanden, die die einzelnen Aktoren steuern. Dabei gilt das „Wenn Fall X, dann Reaktion Y“-Prinzip (vgl. . Abb. 8.15). Es kann dabei zwischen Aktionen des Nutzers und äußeren Einflüssen unterschieden werden. In Abwesenheit der Bewohner reagiert das Smart Home-System wie oben geschildert auf äußere Einflüsse wie die Sonnenstrahlung oder die Außentemperatur. Bei Ankunft der Bewohner öffnet sich zunächst die Tür, die Beleuchtung schaltet sich an und je nach Nutzerprofil auch weitere Haushaltsgeräte. Im Sinne einer Heimautomation steht es dem Nutzer frei, die jeweiligen Szenarien und Sollwerte selbst festzulegen oder selbstlernende Komponenten zu verwenden. Grundsätzlich gilt, dass bei allen verfügbaren Möglichkeiten der Nutzer selbst über den Automatisierungsgrad entscheidet. Im Gegensatz zu einem integrierten System sind so auch Insellösungen denkbar, bei denen z. B. allein die Heizung oder nur die Jalousien angesteuert werden. Bei der Wahl solcher Lösungen spielt die notwendige Kommunikation zwischen den Komponenten eine wesentliche Rolle. zz Steuerung

Die Kommunikation zwischen den einzelnen Komponenten kann sowohl kabellos als auch kabelgebunden erfolgen. Dabei ist zu beachten, dass kein einheitlicher Funk- bzw. Protokollstandard besteht. Für eine kabellose Verbindung

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Kapitel 8 • Energiekonzepte

Haushaltsgeräte

1 2 regenerative Energieversorgung

3 4

Sicherheitstechnik Unterhaltungselektronik

Sonnenschutz

5 6

Tür-/Fensterkontakte

KNX, ZigBee, Z-Wave u. a.

7 8

Haustechnische Anlagen

Smartphone, Tablet, PC

9

Smart Home Zentrale

E-Mobilität

10 11

Beleuchtung

.. Abb. 8.14  Potentielle Smart Home-Komponenten in einem Wohnhaus

wenn ...

dann ...

12 13 14

Tür öffnet Aktion

nach Hause kommen

15 16 17 18 19 20 21 22 23

Heizung geht an

Licht geht an

externes Ereignis

Fenster schließen

Außentemperatur sinkt Heizung geht an .. Abb. 8.15  Smart Home-Szenarien – Wenn Fall X, dann Reaktion Y

sind die bestehenden Funkstandards W-LAN und Bluetooth nicht geeignet. Grund hierfür ist, dass der W-LAN-Standard zu energieaufwändig ist und der Bluetooth-Standard über zu geringe Reichweiten verfügt. Je nach Einsatzbereich und Hersteller der Komponenten werden unterschiedliche Standards verwendet. Vor allem im Bereich der Funkstandards bestehen proprietäre Systeme, so dass die Erweiterung des Smart Home-Systems als Ganzes auf die Produkte des jeweiligen Herstellers beschränkt sein können. Auch im Bereich der kabelgebundenen Lösungen bestehen diverse Standards. Hervorzuheben ist dabei der KNX-Standard,

welcher bereits seit vielen Jahren auch in der Gebäudeautomation von Büro- und Verwaltungsgebäuden Anwendung findet, vergl. ▶ Abschn. 6.3.2. Es handelt dabei um einen weltweiten Standard, welcher von einer Vielzahl von Herstellern genutzt wird und für eine Vielzahl von Anwendungsfällen geeignet ist. Als allgemeiner Standard ist KNX nicht für alle Anwendungsfälle optimal geeignet, erlaubt aber sinnvolle Kombinationen mit anderen Technologien, wie beispielsweise DALI für die Lichtsteuerung. Auf Grund des relativ hohen Investitionsaufwands werden bei Bestandsbauten häufig kabellose Lösungen verwendet, wobei eine kabelgebundene Lösung für eine reibungslosere Steuerung eines Smart Homes zu bevorzugen ist. Um ein flexibles und erweiterbares Smart Home-System sicherzustellen, empfiehlt es sich, im Neubaubereich eine umfassende Verkabelung bereitzustellen bzw. vorzuhalten. Mit einer umfassenden Verkabelung kann die wichtigste Komponente der Smart Home-Infrastruktur auch für künftige Funktionen und Geräte genutzt werden. Die Datenverarbeitung und Nutzer-Steuerung kann entweder mit einem Automatisierungsrechner (auch physisch) in der eigenen Wohneinheit erfolgen, oder durch einen Dienstleister als Cloud-Lösung erbracht werden. Die Nutzung mobiler Endgeräte erfordert zwar einen Zugriff über das Internet, bedeutet aber nicht automatisch auch die Datenspeicherung und Auswertung in Gleichem. Falls gewünscht, kann das Smart Home jedoch auch als geschlossenes Netzwerk geplant werden, bei dem Logikfunktionen die Steuerung übernehmen können und die Schnittstelle für den Nutzer Schalter oder Endgeräte im eigenen Haushalt bilden.

617

Serviceteil Serviceteil

Messeinheiten und Stoffwerte  –  618 Literatur – 620 Stichwortverzeichnis – 623

© Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2019 D. Bohne, Technischer Ausbau von Gebäuden, https://doi.org/10.1007/978-3-658-21437-1

618

Messeinheiten und Stoffwerte zz Flächeninhalt in m²

1 Ar = 100 m² 1 ha (Hektar) = 100 Ar = 10.000 m² zz Masse (Gewicht): in kg oder t

Das Kilogramm entspricht der Masse des internationalen Kilo­gramm-Prototyps in Sèvres.

Dezimale Vielfache von Einheiten: Vorsätze

Vorsatzzeichen

DekaHektoKiloMegaGigaTera-

da h k M G T

Faktor, mit dem die Einheit zu multiplizieren ist 10 = 101 100 = 102 1000 = 103 1.000.000 = 106 1.000.000.000 = 109 1.000.000.000.000 = 1012

zz Kraft (Gewichtskraft): in N (Newton)

= Masse mal Beschleunigung. 1 N ist die Kraft, die der Masse 1 kg die Beschleunigung 1 m/s² erteilt. 1N D

1 kg  m J D1 s2 m

zz Druck in bar oder Pa (Pascal)

1 bar = 10 N/cm² = 105 N/m² = 105 Pa = 1000 hPa 1 Pa D 1

1 kg N D 2 m m  s2

Roheisen Kupfer Beton, leicht Gips (gegossen) Holz, frisch (Eiche) Sandstein Ton

6,7–7,8 kg/dm³ 8,3–9,0 kg/dm³ 0,7–1,5 kg/dm³ 1,0 kg/dm³ 0,9–1,2 kg/dm³ 2,2–2,7 kg/dm³ 1,6–2,6 kg/dm³

zz Dichte von Luft, trocken, bei 1 bar

1 bar = 10,2 m Ws (Wassersäule) 1 mm Wassersäule = 9,81 Pa zz Arbeit, Wärmemenge, Energie in J (Joule)

= Kraft mal Weg, = Leistung mal Zeit. 1 Ws ist die Arbeit, die geleistet wird, wenn sich der Angriffs­ punkt der Kraft 1 N um 1 m verschiebt. 1 J D 1 Nm D 1 Ws D

zz Dichte von Festkörper bei 20 °C

1 kg  m2 s2

1 kWh = 3,6 mWs

1,275 kg/m³ 1,188 kg/m³ 0,933 kg/m³ 0,273 kg/m³

zz Dichte von Flüssigkeiten bei 20 °C

Heizöl EL 0,8 kg/dm³ Wasser 4 °C 1,0 kg/dm³ Eis 0 °C 0,916 kg/dm³ zz Spezifische Wärmekapazität

zz Leistung, Wärmestrom in W (Watt)

= Arbeit durch (pro) Zeit, = Kraft mal Geschwindigkeit. 1 W ist die Leistung, die entsteht, wenn sich der Angriffspunkt einer Kraft von 1 N in der Zeit 1 s um 1 m verschiebt. 1 W D 1 J=s D 1 Nm=s D

0° 20° 100° 1000°

1 kg  m2 D 1V A s3

Aluminium Eisen, 0–1000° Ziegelstein Holz, Fichte Wasser Luft

0,942 kJ/(kgK) 0,71 kJ/(kgK) 0,84 kJ/(kgK) 2,70 kJ/(kgK) 4,182 kJ/(kgK) 1,0 kJ/(kgK)

zz Temperaturdifferenz: in K (Kelvin)

zz Brennstoffe: Heizwert, Brennwert und CO2-Erzeugung bei vollständiger Verbrennung

Absolute Temperaturen in K oder weiterhin in °C

Brennstoff Heizwert

0 K = −273 °C: absoluter Nullpunkt 273 K = 0 °C: Gefrierpunkt des Wassers 373 K = +100 °C: Siedepunkt des Wassers Wärmeleitfähigkeit λ: in W/m · K Wärmedurchgangskoeffizient U: in W/m² · K Wärmedurchlasswiderstand 1/Λ: in m² · (K/W) Wärmeübergangskoeffizient α: in W/(m² · K)

Steinkohle Heizöl EL Erdgas L Erdgas H

Brennwert

8,14 kWh/kg 8,41 kWh/kg 10,08 kWh/l 10,57 kWh/l 8,87 kWh/mη3 9,76 kWh/mη3 10,42 kWh/mη3 11,42 kWh/mη3

max. CO2-Emission (kg/kWh) bezogen auf Heizwert Brennwert 0,350 0,339 0,312 0,298 0,200 0,182 0,200 0,182

619 Messeinheiten und Stoffwerte

zz Energieeinheiten: Umrechnungen Einheit 1 J = 1 Nm = 1 Ws 1 kWh

J 1 3,6 × 106

kWh 2,778 × 10−7 1

zz Druckeinheiten: Umrechnungen Einheit 1 N/m2 = 1 Pa 1 kPa 1 bar 1 mbar = 1 hPa 1 mm WS

Pa 1 103 106 102 9,81

kPa 10−3 1 102 10−1 9,81 ∙ 10−3

bar 10−5 10−2 1 10−3 9,81 ∙ 10−5

mbar 10−2 10 103 1 9,81 ∙ 10−2

m WS 0,102 102 1,02 ∙ 104 10,2 1

Vorsätze zur Bezeichnung von Vielfachen und Teilen der Einheiten nach DIN 1301 (12.85) E Exa = 1018 P Peta = 1015 T Tera = 1012 G Giga = 109 M Mega = 106 k Kilo = 103 h Hekto = 102 da Deka = 101 d Dezi = 10−1 c Centi = 10−2 m Milli = 10−3 µ Mikro = 10−6 n Nano = 10−9 p Piko = 10−12 f Femto = 10−15 a Atto = 10−18 Weitere Einzelheiten enthält DIN 1301 Einheiten Teil 1 Einheitenamen, Einheitenzeichen Teil 2 Allgemein angewandte Teile und Vielfache (2/78) Teil 3 Umrechnungen für nicht mehr anzuwendende Einheiten Beiblatt 1 zu Teil 1 Einheitenähnliche Namen und Zeichen (4/82) zz Umrechnung alter Maßeinheiten in neue:

Kraft 1 kp = 9,81 N Druck 1 kp/cm² = 0,981 bar = 10.000 mm WS Druck 1 at = 0,981 bar, 1 atü = 1,962 bar Wärmeleistung 1 kcal = 1,16 W = 4,19 kJ Wärmemenge 1 Wh = 0,86 kcal, 1 kWh = 860 kcal/h Wärmeleitfähigkeit 1 kcal/m · h = 1,16 W/(m · K) Wärmeübergang 1 kcal/m² · h · °C = 1,16 W/m² · K Wärmeübergangswiderstand 1 m² · h · °C/kcal = 0,86 m² · K/W

620

Literatur Grundlagen

Wärme- und Kälteversorgungsanlagen

1.1 Daniels K.: Gebäudetechnik, ein Leitfaden für Architekten und Ingenieure. 3. Aufl. 2000, R. Oldenbourg Verlag, München, und Verlag der Fachvereine an den Schweizer Hochschulen und Techniken AG, Zürich 1.2 Deutsches Institut für Normung e. V.: VOB Verdingungsordnung für Bauleistungen. Ausgabe 2016, Beuth Verlag, Berlin 1.3 Frölich, G.; Knapp, W.: Brandschutzpraxis in der Gebäudetechnik. 2000, Vulkan-Verlag, Essen 1.4 Ihle – Bader – Golla,.: Tabellenbuch Sanitär – Heizung – Klima/Lüftung 2018, Bildungsverlag EINS, Köln 1.5 Löbbert ,Anke;  Kempen, Thomas: Brandschutzplanung für Architekten und Ingenieure  6. Auflage 2018, Verlagsgesellschaft Rudolf Müller 1.6 Mayr, J. (Hrsg.): Brandschutzatlas. 3. Aufl. 2014, Wehner GmbH, Verlag von Brandschutzpublikationen, Eggenfelden 1.7 Neufert, E. und P.: Bauentwurfslehre. 41. Aufl. 2016, Springer Verlag, Wiesbaden 1.8 Pistohl, Wolfram, Rechenauer, Christian, Scheuerer, Birgit: Handbuch der Gebäudetechnik, Planungsgrundlagen und Beispiele. Bd.  2: Heizung/ Lüftung/Energiesparen. 9. Aufl. 2016, Bundesanzeiger Verlag 1.9 Recknagel/Sprenger/Schramek (Hrsg.): Taschenbuch für Heizung- und Klimatechnik. 78. Aufl. 2017/18, R. Oldenbourg Verlag, München 1.10 Rheinisch-Westfälisches Elektrizitätswerk Aktiengesellschaft: RWE BauEnergie-Handbuch.15. Aufl. 2014, VWEV-Verlag, Frankfurt/M. 1.11 Schneider, K.-J. (Hrsg.): Bautabellen für Architekten. 23. Aufl. 2018, Bundesanzeiger Verlag 1.12 Steimle, F.: Haustechnische Planung. 1. Aufl. 2000, Karl Krämer Verlag, Stuttgart 1.13 Laasch, T.; Laasch, E.: Haustechnik. 13. Aufl. 2013, Verlag Springer, Vieweg, Wiesbaden

4.1 Achard, P.: European passive solar handbook: basic principles and concepts for passive solar architecture. 1986, Comission of the European Communities, Brüssel 4.2 Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e. V. (ASUE): Fortlaufende Veröffentlichungen zum rationellen Energieeinsatz von Gas 4.3 Böcher, K.: ABC der Elektroheizung. 3. Aufl. 1992, Energie-Verlag, Heidelberg 4.4 Bohne, D.: Ökologische Gebäudetechnik. 1. Aufl. 2004, Verlag W. Kohlhammer, Stuttgart 4.5 Borstelmann, P.; Rohne, P.: Handbuch der elektrischen Raumheizung. 7. Aufl. 1993, Hülthig Verlag, Heidelberg 4.6 Buderus Heiztechnik GmbH: Handbuch der Heizungstechnik. Ausgabe 2002, Beuth Verlag, Berlin 4.7 Burkhardt, W.; Kraus, Roland: Heizungstechnik / Projektierung von Warmwasserheizungen; 8.  Aufl. 2011, DIV Deutscher Industrieverlag, München 2011 4.8 Cerbe, G.: Grundlagen der Gastechnik. 7. Aufl. 2008, Hanser Fachbuchverlag, München/Wien 4.9 Daniels, K.: Technologie des ökologischen Bauens. 2. Aufl. 1999, Birkhäuser-Verlag, Basel/Berlin/Boston 4.10 Danner, D.; Dassler, F. H.; Krause, J. R.: Die klima-aktive Fassade. 1. Aufl. 1999, Verlagsanstalt Alexander Koch, Leinfelden-Echterdingen 4.11 Deutscher Verband Flüssiggas e. V. (DVFG): Flüssiggas Handbuch. Installation von Flüssiggasanlagen nach den „Technischen Regeln für Flüssiggas“ (TRF 1969). 2. Aufl. 1997, Marketing + Wirtschaft Verlagsgesellschaft mbH, München 4.12 Eicker, U.: Solare Technologien für Gebäude. 1. Aufl. 2001, Verlag B. G. Teubner, Stuttgart und Leipzig 4.13 Ellinger, A. u. a.: Biogas-Handbuch. Grundlagen, Planung, Betrieb landwirtschaftlicher Anlagen. 2. Aufl. 1991, Verlag Wirtz AG, Aarau 4.14 Feist, W.: Gestaltungsgrundlagen Passivhäuser. 2011, Verlag Das Beispiel, Darmstadt 4.15 Fisch, N.; Möws, B.; Zieger, J.: Solarstadt, Konzepte – Technologien – Projekte. 1. Aufl. 2001, Verlag W. Kohlhammer, Stuttgart 4.16 Fisch, N. et al.: EnergiePLUS – Gebäude und Quartiere als erneuerbare Energiequellen, IGS TU Braunschweig 2014 4.17 Fox, U.: Sonnenkollektoren. Thermische Solaranlagen. 1. Aufl. 1998, Verlag W. Kohlhammer, Stuttgart 4.18 Hauser, G.; Stiegel, H.: Wärmebrückenatlas für den Mauerwerksbau. 4. Aufl. 2002, Bauverlag, Wiesbaden und Berlin 4.19 Hausladen, D.; de Saldanha, M.; Liedl, P.; Sager, Chr.: ClimaDesign. 1. Aufl. 2005, Callwey Verlag, München 4.20 Hausladen, G.: Einführung in die Bauklimatik: Klima und Energiekonzepte für Gebäude. 2003, Ernst Verlag, Berlin 4.21 Ihle, C.; Prechtl, F.: Der Heizungsingenieur. Band 2a + 2b: Die Pumpenwarmwasserheizung. 4. Aufl. 2002, Werner Verlag, Düsseldorf 4.22 Ihle, C.: Der Heizungsingenieur. Band 3: Lüftung und Heizung. 6. Aufl. 1997, Werner Verlag, Düsseldorf 4.23 Jahrbuch Gas und Wasser 2010. Ausgabe 2010, herausgegeben vom Deutschen Verein des Gas- und Wasserfaches e. V., Eschborn, Oldenbourg Verlag, München 4.24 Jenni, J.: Sonnenenergieanlagen mit hohem solarem Deckungsgrad für Warmwasser und Heizung. 2. Aufl. 1996, Jenni Energietechnik AG, Oberburg/Schweiz 4.25 Kaltschmitt, M.; Wiese, A.: Erneuerbare Energien und Systemtechnik, Wirtschaftlichkeit, Umweltaspekte. 4. Aufl. 2006, Springer-Verlag, Berlin 4.26 Ladener, H.; Spaete, F.: Solaranlagen. Handbuch der thermischen Solarenergienutzung. 11. Aufl.7, 2011 4.27 Ochsner, K.: Wärmepumpen in der Heizungstechnik: Praxishandbuch für Installateure und Planer. 5. Aufl., 2009, C. F. Müller Verlag, Heidelberg

Sanitärräume 2.1 Feurich, Hugo;  Kühl, Lars Sanitärtechnik, Bd. 1 u. 2; 10. Aufl. 2011, Krammer-Verlag, Düsseldorf 2.2 Gassner, A.: Der Sanitärinstallateur, 10. Aufl. 2012, Verlag Handwerk und Technik, Hamburg 2012 2.3 Geberit: Gesamtkatalog Installationssysteme/ Spülsysteme/ Entsorgungssysteme, Firmenunterlagen, Geberit GmbH, Pfullendorf 2.4 Geberit: Allgemeine Planungsgrundlagen, Ausgabe 2005/2006, Geberit GmbH, Pfullendorf 2.5 Håkansson, K.: Lexikon der Trinkwasserinstallation, 2. Aufl., 2000, VulkanVerlag, Essen 2.6 Hauptberatungsstelle für Elektrizitätsanwendung e. V. (HEA): HEA-Bilderdienst. Informationen über Elektrizität und ihre Anwendung, fortlaufend ergänzt. VEWE Verlag, Frankfurt/M. Abwasser- und Wassertechnik 3.1 Feurich, Hugo;  Kühl, Lars Sanitärtechnik, Bd. 1 u. 2; 10. Aufl. 2011, Krammer-Verlag, Düsseldorf 3.2 Fox, U.: Sonnenkollektoren. Thermische Solaranlagen, 1998, Verlag W. Kohlhammer, Stuttgart 3.3 Geberit: Leitfaden zur Abwassernorm. Bemessung und Verlegung von Abwasserleitungen nach DIN EN 12 056 und DIN 1986-100. Neueste Ausgabe, Geberit GmbH & Co. KG, Pfullendorf 3.4 Kessel Entwässerungstechnik: Planungshandbuch. Firmenunterlagen, Kessel GmbH, Lenting, www.kessel.de 3.5 König, K.-W.: Regenwassernutzung von A–Z. 2009, Mall, Donaueschingen 3.6 Fa. Passavant: Entwässerungstechnik. Gesamtkatalog K 91. Firmenunterlagen, Passavant-Werke AG, Aarbergen, www.Passavant.de 3.7 Vereinigung Deutscher Gewässerschutz: Naturstoff Wasser 3.8 Wagner & Co. Solartechnik: Planungsordner und Produktkatalog für thermische Solaranlagen, Regenwassernutzungssysteme und Photovoltaik. Firmenunterlagen, Wagner & Co., Cölbe/Marburg

621 Literatur

4.28 Planen mit Flüssiggas. Ein Leitfaden für die Planung und den Bau von Flüssiggas-Heizsystemen. Marketing + Wirtschaft Verlagsgesellschaft, München 4.29 Plewa Schornsteinsysteme: Gesamtkatalog. Firmenunterlagen, PlewaWerke GmbH, Speicher 4.30 Recknagel/Sprenger/Schramek (Hrsg.): Taschenbuch für Heizung- und Klimatechnik. 78. Aufl. 2017/18, R. Oldenbourg Verlag, München 4.31 Rheinisch-Westfälisches Elektrizitätswerk Aktiengesellschaft: RWE BauEnergie-Handbuch. 14. Aufl. 2010, Energie-Verlag, Heidelberg 4.32 Roos, H.: Hydraulik der Wasserheizung. 5. Aufl., 2002, Oldenbourg-Industrieverlag, München 4.33 Schiedel Schornsteinsysteme: Schornsteintechnik. Firmenunterlagen, Schiedel GmbH & Co., München 4.34 Schittich, Chr. (Hrsg.): Solares Bauen. Strategien, Visionen, Konzepte. 1. Aufl. 2003, Edition Detail, Birkhäuser-Verlag, Basel/Berlin/Boston 4.35 Schulz, H, Eder, B., u. a.: Biogas-Praxis. Grundlagen, Planung – Anlagenbau – Beispiele. 2007, Ökobuch Verlag, Staufen 4.36 Schütz, P.: Ökologische Gebäudeausrüstung: neue Lösungen. 2003, Springer Verlag, Wien 4.37 Witzel, W.; Seifried, D.: Das Solarbuch. 1. Aufl. 2000, Ökobuch Verlag, Staufen 4.38 Zierhut, H.: Heizungs- und Lüftungstechnik. Fachbuch für Zentralheizungs- und Lüftungsbauer. 2. Aufl. 2001, Kieser Verlag, Neusäß Raumlufttechnik 5.1 Arbeitskreis der Dozenten für Klimatechnik: Handbuch der Klimatechnik, Verlag C. F. Müller Gmbh, Karlsruhe, 3. Aufl., 1989 5.2 Cube, H. L. v.: Lehrbuch der Kältetechnik: Band 1. 4. Aufl., 1997, C. F. Müller Verlag, Karlsruhe 5.3 Cube, H. L. v.: Lehrbuch der Kältetechnik: Band 2. 4. Aufl., 1997, C. F. Müller Verlag, Karlsruhe 5.4 Eichmann, R.A.: Grundlagen der Klimatechnik. 1. Aufl., 1998, C. F. Müller Verlag, Heidelberg 5.5 Eichmann, R.A.: Klimatechnik: Arbeits- und Übungsbuch mit grundlegenden Aufgaben und Lösungen. 4. Aufl., 1997, C. F. Müller Verlag, Heidelberg 5.6 Glück, B.: Vergleichsprozesse der Klimatechnik. 1998, C. F. Müller Verlag, Heidelberg 5.7 Hanel, B. M.: Raumluftströmung. 2. Aufl., 1996, Müller Verlag, Heidelberg 5.8 Heinrich, G.; Franzke, U.: Sorptionsgestützte Klimatisierung: Entfeuchtung und DEC in der Klima-Kälte-Technik. 1. Aufl., 1997, C. F. Müller Verlag, Heidelberg 5.9 Heinrich, J.: Energieeinsparungen durch sorptionsgestützte lufttechnische Anlagen. 1999, C. F. Müller Verlag, Heidelberg 5.10 Heinz, E.: Kontrollierte Wohnungslüftung. 2000, Verlag Bauwesen 5.11 Ihle, C.: Der Heizungsingenieur Bd. 3. Lüftung und Luftheizung, Bundesanzeiger 2015 5.12 Ihle, C.: Der Heizungsingenieur. Band 4: Klimatechnik und Kältetechnik. 4. Aufl. 2006, Werner Verlag, Düsseldorf 5.13 Iselt, P.: Die andere Klimatechnik: Split- und VRF-Multusplit-Anlagen in der Raumlufttechnik. 2. Aufl., 2002, C. F. Müller Verlag, Heidelberg 5.14 Mürmann, H.: Wohnungslüftung. Kontrollierte Wohnungslüftung mit Wärmerückgewinnung. 5. Aufl. 2006, Verlag C. F. Müller, Karlsruhe 5.15 Nowotny, S.; Feustel, H. E.: Lüftungs- und klimatechnische Gebäudeausrüstung: Grundlagen und Berechnungsmodelle. 1999, Bauverlag, Wiesbaden 5.16 Oesterle, E.; Lieb, R.-D.; Heusler, W.; Lutz, M.: Doppelschalige Fassaden: ganzheitliche Planung; Konstruktion, Bauphysik, Aerophysik, Raumkonditionierung, Wirtschaftlichkeit. 1999, Callwey Verlag, München 5.17 Recknagel/Sprenger/Schramek (Hrsg.): Taschenbuch für Heizung- und Klimatechnik. 78. Aufl. 2017/18, R. Oldenbourg Verlag, München 5.18 Veith, H.; Schmidt, D.: Grundkurs der Kältetechnik, 11. Aufl., 2017, VDE Verlag 5.19 Zierhut, H.: Heizungs- und Lüftungstechnik. Fachbuch für Zentralheizungs- und Lüftungsbauer. 1. Aufl. 2002, Kieser Verlag, Neusäß 5.20 Steimle, F.: Kälte – Wärme – Klima. Taschenbuch 2005. 38. Jahrgang, 2005

Elektrotechnik 6.1 Arbeitskreis der Professoren für Regelungstechnik in der Versorgungstechnik: Regelungs- und Steuertechnik in der Versorgungstechnik. 6. Aufl. 2010, VDE Verlag 6.2 Eiselt, S.; Hotz, R.: Informations- und Telekommunikationstechnik. Jahrbuch 2004. Ausgabe 2004, Hüthig & Pflaum Verlag, München/Heidelberg 6.3 ERCO: www.erco.de ERCO Leuchten GmbH, Lüdenscheid 6.4 Fa. Hoffmeister: Außenleuchten-System. Firmenunterlagen; Hoffmeister Leuchten KG, Lüdenscheid 6.5 Fördergemeinschaft Gutes Licht: Informationen zur Lichtanwendung. Schriftenreihe und Arbeitsblätter der FGL, Frankfurt/M. 6.6 Hauptberatungsstelle für Elektrizitätsanwendung e. V. (HEA): hea.de. Informationen über Elektrizität und ihre Anwendung 6.7 Hösl, A., Ayx, R., Busch, H.: Die vorschriftsmäßige Elektroinstallation. 21. Aufl. 2016, VDE Verlag 6.8 Hullmann, H.: Photovoltaik in Gebäuden: Handbuch für Architekten und Ingenieure. 2000, Frauenhofer-IRB-Verlag, Stuttgart 6.9 Humm, O.; Toggeweiler, P.: Photovoltaik und Architektur. Die Integration von Solarzellen in Gebäuden. 2. Aufl. 1997, Birkhäuser-Verlag, Basel 6.10 König, H.; Erlacher, P.: Baubiologische Elektroinstallation. 1. Aufl. 2000, Ökobuch-Verlag, Staufen 6.11 Ladener, H.: Solare Stromversorgung. 4.  Aufl. 2002, Ökobuch-Verlag, Staufen 6.12 OSRAM Gesamtkatalog: www.osram.de 6.13 Rheinisch-Westfälisches Elektrizitätswerk Aktiengesellschaft: RWE BauEnergie-Handbuch.15. Aufl. 2014 6.14 Trommer, W.; Hampe, E.-A.: Blitzschutzanlagen. Planen, Bauen, Prüfen. 3. Aufl. 2004, Hüthig-Verlag, Heidelberg 6.15 Waldner, P.: Grundlagen der elektrotechnischen und elektronischen Gebäudeausrüstung. 2. Aufl. 2002, Werner Verlag, Neuwied Förderanlagen 7.1 Kone: Planungshilfe. Firmenunterlagen, Kone Aufzug GmbH & Co, Hannover, www.kone.de 7.2 Neufert, E. und P.: Bauentwurfslehre. 41. Aufl. 2016, Springer Verlag, Wiesbaden 7.3 Otis-Planungshandbuch. Aufzüge/Fahrtreppen/Service. Firmenunterlagen, OTIS GmbH, Berlin, www.otis.de 7.4 Schindler: Firmenunterlagen Aufzüge. Firmenunterlagen, Schindler Aufzügefabrik GmbH, Berlin, www.schindler.com 7.5 Stemshorn, A. (Hrsg.): Barrierefreies Bauen für Behinderte und Betagte. 5. Aufl. 2003, Verlagsanstalt A. Koch, Stuttgart 7.6 Thyssen: Katalog Aufzüge, Fahrtreppen, Förderanlagen. Firmenunterlagen, Thyssen Aufzüge GmbH, Stuttgart, www.thyssenkrupp-aufzüge.de Normen und Gesetze 7.7 DIN-Normen, VDI-Richtlinien, VDE-Richtlinien siehe www.beuth-de. Gesetze und Verordnungen siehe www.umwelt-online.de oder einschlägige Website der zuständigen Behörden, Verbände oder Ministerien. Energiekonzepte 8.1 Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e.V. (ASUE): Fortlaufende Veröffentlichungen zum rationellen Energieeinsatz von Gas, ab 2005–2018 8.2 Bohne, D.: Ökologische Gebäudetechnik. 1. Aufl. 2004, Verlag W. Kohlhammer, Stuttgart 8.3 Daniels, K.: Technologie des ökologischen Bauens. 2. Aufl. 1999, Birkhäuser-Verlag, Basel/Berlin/Boston 8.4 Danner, D.; Dassler, F. H.; Krause, J. R.: Die klima-aktive Fassade. 1. Aufl. 1999, Verlagsanstalt Alexander Koch, Leinfelden-Echterdingen 8.5 Fisch, N.; Möws, B.; Zieger, J.: Solarstadt, Konzepte – Technologien – Projekte. 1. Aufl. 2001, Verlag W. Kohlhammer, Stuttgart 8.6 Fisch, N. et al.: EnergiePLUS – Gebäude und Quartiere als erneuerbare Energiequellen, IGS TU Braunschweig 2014 8.7 Fox, U.: Sonnenkollektoren. Thermische Solaranlagen. 1. Aufl. 1998, Verlag W. Kohlhammer, Stuttgart

622

Literatur

8.8 Hausladen, D.; de Saldanha, M.; Liedl, P.; Sager, Chr.: ClimaDesign. 1. Aufl. 2005, Callwey Verlag, München 8.9 Hausladen, G.: Einführung in die Bauklimatik: Klima und Energiekonzepte für Gebäude. 2003, Ernst Verlag, Berlin 8.10 Heinrich, J.: Energieeinsparungen durch sorptionsgestützte lufttechnische Anlagen. 1999, C. F. Müller Verlag, Heidelberg 8.11 Hullmann, H.: Photovoltaik in Gebäuden: Handbuch für Architekten und Ingenieure. 2000, Frauenhofer-IRB-Verlag, Stuttgart 8.12 Humm, O.; Toggeweiler, P.: Photovoltaik und Architektur. Die Integration von Solarzellen in Gebäuden. 2. Aufl. 1997, Birkhäuser-Verlag, Basel 8.13 Jenni, J.: Sonnenenergieanlagen mit hohem solarem Deckungsgrad für Warmwasser und Heizung. 2. Aufl. 1996, Jenni Energietechnik AG, Oberburg/Schweiz 8.14 Kaltschmitt, M.; Wiese, A.: Erneuerbare Energien und Systemtechnik, Wirtschaftlichkeit, Umweltaspekte. 5. Aufl. 2013, Springer-Verlag, Berlin 8.15 Ladener, H.: Solare Stromversorgung. 11. Aufl. 2011, Ökobuch-Verlag, Staufen 8.16 Ladener, H.; Spaete, F.: Solaranlagen. Handbuch der thermischen Solarenergienutzung. 11. Aufl. 2011 Ökobuch-Verlag, Staufen 8.17 Ochsner, K.: Wärmepumpen in der Heizungstechnik: Praxishandbuch für Installateure und Planer. 5. Aufl., 2015 VDE Verlag 8.18 Planen mit Flüssiggas. Ein Leitfaden für die Planung und den Bau von Flüssiggas-Heizsystemen. Marketing + Wirtschaft Verlagsgesellschaft, München, 1989 8.19 Recknagel/Sprenger/Schramek (Hrsg.): Taschenbuch für Heizung- und Klimatechnik. 78. Aufl. 2017/18, R. Oldenbourg Verlag, München 8.20 Rheinisch-Westfälisches Elektrizitätswerk Aktiengesellschaft: RWE BauEnergie-Handbuch.15. Aufl. 2014 8.21 Schittich, Chr. (Hrsg.): Solares Bauen. Strategien, Visionen, Konzepte. 1. Aufl. 2003, Edition Detail, Birkhäuser-Verlag, Basel/Berlin/Boston 8.22 Schulz, H, Eder, B., u. a.: Biogas-Praxis. Grundlagen, Planung – Anlagenbau – Beispiele. 2007, Ökobuch Verlag, Staufen 8.23 Schütz, P.: Ökologische Gebäudeausrüstung: neue Lösungen. 2003, Springer Verlag, Wien 8.24 Wagner Solar: Planungsordner und Produktkatalog für thermische Solaranlagen, Regenwassernutzungssysteme und Photovoltaik. Firmenunterlagen, Wagner & Co., Cölbe/Marburg, 1988 8.25 Wesselak, V., Voswinckel, S.: Photovoltaik, Springer-Verlag Heidelberg, 2012

623

A–E

Stichwortverzeichnis

A Abflussvermögen von halbrunden Rinnen  123 Abgasanlagen für Gasgeräte und Gasfeuer­ stätten  212 Abgasanlagen, Mündungen von  243 Abgasanlage und Baugenehmigung  245 Abgase  226 Abgasleitungen für Brennwertkessel  236 Abgasleitungen, Materialvarianten von  239 Abgasleitungs-Anlagen für NT-Kessel  240 Abgas- und Zugbegrenzerklappen  246 Ablauf  96 Ableitung anfallenden Dränwassers  151 Ableitungen im äußeren Blitzschutz  521 Abminderungsfaktoren  198 Abscheider  98 Absorptions-Schalldämpfer  404 Absorptions-Wärmepumpe  252 Abstände von Schornsteinen  242 Abwasseranlagen  75 Abwasserhebeanlage  103 Abwasserrecycling  164 Adsorptionswärmepumpe (ADWP)  253 Alarmübertragung  554 Anforderungen an Abgasanlagen  242 Anlagen mit variablem Volumenstrom  377 Annuitätenfaktor  611 Ansaugöffnungen für Außenluft  395 Anschlusskanal  96 Anschlussleitung  79 Anschlussleitungen, Bemessung von  115 Aquifer-Wärmespeicher  274 Aufboden-Installationskanäle  475 Aufstellräume für Gasfeuerstätten  216 Aufstellräume für Wärmeerzeugungs­ anlagen  323 Aufstellräume über 100 kW Gesamtnenn­ wärmeleistung  324 Aufzüge für Behinderte  581 Aufzug, elektrisch angetriebener  576 Aufzugsanlagen  566 Aufzugsschächte  566, 573 Ausblasöffnungen für Fortluft  398 Ausdehnungsgefäß  290 Außenluftrate  367 Außenluftvolumenströme für Belegungsbeispiele, empfohlene  424 Außentemperatur  196 Außen- und Innenzonen von Verwaltungs­ gebäuden  382 Außenwandfeuerstätten  212 Außenwandlüfter  356 äußerer Blitzschutz  518 Ausstattungswerte für Wohnungen  457 A/V-Verhältnis  193 Axialventilator  391

B Bad- und WC-Räume  45 barrierefreie Sanitärräume  59

barrierefreie Sanitärräume in öffentlich zugänglichen Gebäuden  70 barrierefreie und rollstuhlgerechte Küchen  41 Barwertfaktor  611 Batterieanlagen  480 Batteriebehälter  219 Baustellenverteiler  435 Baustromversorgung  434 Bauteilaktivierung  312, 387, 389 Bauteilaktivierung mit Kapillarrohrmatten  389 Bauteilaktivierung mit Luftleitungen  390 bedarfsgebundene Kosten  611 Behaglichkeit  2 Behaglichkeitsdefizite  299 Behaglichkeitsdefizite, Beseitigung der  300 Behördliches Monitoring  609 Belebungsanlage  138 Beleuchtung in Verwaltungsgebäuden  512 Beleuchtungsanlagen  486 Beleuchtungsniveau und Gleichmäßigkeit  502 Beleuchtungsstärke  487 Benzinabscheider  99 betriebsgebundene Kosten  611 Betriebsmonitoring  608 Bettenaufzüge  571 Bewegungsfugen  308 Bewegungsmelder  550 Bewertung von Glas-Doppelfassaden  364 Bilanzgrenzen für Heizendenergie  201 Bildschirm-Arbeitsplätze (BAP)  505 Bildtelefone  536 Biodiesel  204 Biomasse  204 bivalenter Betrieb  254 bivalente Wärmepumpenanlage  254 bivalent parallel  254 Blendungsbegrenzungen  503 Blitzschutz- und Erdungsanlagen  518 Blitzstrom-Ableiter  523 Bodenabläufe  97 Bodenbeläge für Fußbodenheizungen  310 Bodendurchlässe  411 Bodenfluter  500 Brandmeldeanlagen (BMA)  545 Brandmelder, automatische  545 Brandmeldezentralen  546 Brand-, Schall- und Wärmeschutz  354 Brandschutz in Leitungstrassen  25 Brandschutzklappen  405 Brandschutzmaßnahmen für RLT  404 Brennstoffzelle  266 Brennwertkessel  225 Bürogebäude  422

C CO2-Gehalt der Luft  4 CO2-Löschanlage  185

D Dachentwässerung mit Druckströmung  121 Datenübermittlungsnetze, interne  556

Deckenheizung  311 Deckenleuchten  498 Deckenstrahlungsheizung Halle  317 dezentrale Zähleranlage  438 dezipol  370 dieselbetriebene Stromerzeugungs­ aggregate  481 Diesel-Stromerzeugungsaggregate  484 Direktblendung  503 direkte Allgemeinbeleuchtung  513 Dränanlagen, Baustoffe für  143 Dränleitungen, Bemessung von  150 Dränmaßnahme  141 Dränrohre  146 Dränschichten, Bemessung senkrechter  148 Dränschichten unter Bodenplatten, Bemessung von  149 Dränsteine  145 Dränwände  145 dreischalige gedämmte Schornsteine  232 Druckspeicher, elektrisch betriebene  178 Druckverluste von Kanälen  404 DSL-Technik  538 Durchdringungen von Bauteilen  13 Durchlässigkeitsbeiwert  108 Durchlauferhitzer  170, 176 dynamische Wirtschaftlichkeitsrechnung  610

E Edelstahl-Einsatzrohre  240 EER (engl. Energy Efficiency Ratio)  281 Eigenstromversorgungsanlagen  480 Einbruchmeldeanlagen (EMA)  546 einfache Sammelsteuerung  579 Einkanal-ND-Klimaanlagen  376 Ein-Kanal-RLT-Anlage (Lüftungsanlage) mit Wärmerückgewinnung  381 Einleitung der Abwässer in den Untergrund  138 Einleitung von Niederschlagswasser  107 Einleitung von Niederschlagswasser an Ort und Stelle in den Untergrund  76 Einrohrsysteme  295 Einzelentlüftungsanlagen, motorische  353 Einzelfahrt-Steuerung  579 Einzel-Speicherheizgeräte  328 Einzel- und Zentralentlüftungsanlagen  350 elektrische Direktheizung  329 elektrische Fußbodenspeicherheizung  329 elektrische Raumheizsysteme  328 elektroakustische Anlagen  541 elektroakustische Beschallungsanlagen  541 Elektroinstallationen im Wohnungsbau, raumspezifische  456 Elektro-Installationsplan für eine Wohnung  465 elektronische Heizkörperregler  320 elektronische Vorschaltgeräte  492 elektronische Zähler  440 Elektro-Unterflurkanalsystem  474 Emulsions-Spaltanlage  99 Endenergiebedarf  591 energetische Lichtplanung  512 Energieeinsparungsgesetz  588 Energieeinsparverordnung  588

624

Stichwortverzeichnis

Energiegesetzgebung  588 Energiekennwerte  590 Energiemonitoring  608 Energiepfähle  285 Energieträger für Wärmeerzeuger  204 Entchlorung  155 Enteisenung  155 Entwässerungsanlagen, Dimensionierung von  114 Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke  76 Entwässerungssysteme  76 Erdbecken-Wärmespeicher  274 Erdkabelanschluss  438 Erdkollektoren  285 Erdsonde  259 Erdsonden-Wärmespeicher  274 Erdungsanlagen  522 Erdwärmesonden  285 Estrich-Konvektoren  304

F Fahrkorbbeleuchtung  578 Fahrtreppe  585 Fallleitung  80, 116 Fallleitungen für Niederschlagswasser  83 Fallleitungen für Schmutzwasser  81 Fangeinrichtungen  519 Fangstangen  520 Farbtemperatur  489 Farbwiedergabeindex  489 Fassadenintegration von PV-Anlagen  526 Fassadenlüftungsgeräte  414 Fehlerstromschutzschalter  442 Feinschutzgeräte im NS-Netz für die Informationstechnik  523 Fensterbankkanäle  477 Fensterlüftung  339, 344 Fernmelde- und Informationstechnik  534 Fernseh- und Antennenanlage  541 Fernsprechanlage  534 Fernwärmenetze  270 Fettabscheider  99 feuchteunempfindlicher Universal­ schornstein  233 Feuerlöschanlage  181 Feuerwehraufzüge  570 Filter  373, 390 Filtergräben  137 Flächendränung  148 Flächentemperierung  386 Flächenversickerung  107 flexible Rohre oder Spiralschläuche  401 Fluter  500 freie Lüftung  345 freie- und ventilatorgestützte Lüftungssysteme für Wohnungen  347 Freigeländeüberwachung  546 Freileitungsanschluss  437 Freispiegelentwässerung  119 freistehende doppelschalige Edelstahlrohre  235 Freizeitbad  277 Fugenlüftung  344 Führung der Luftkanäle  401 Fundamenterder  467, 522

Fußbodenaufbau von Warmwasserfußboden­ heizungen  307 Fußbodenheizung  305 Fußbodenheizung auf erdberührter Boden­ platte  309 Fußleistenkonvektoren  304

G Gas betriebene Warmwasserbereiter  173 Gas-Durchlaufwasserheizer  209 Gasfeuerstätten mit geringer Nennwärme­ leistung  208 Gasgebläsebrenner  210 Gasgeräte  208 Gasgeräte ohne Abgasanlage  211 Gasleitungen innerhalb von Gebäuden  207 Gas-Umlaufwasserheizer  208 Gasversorgung  205 Gas-Wasserheizer  208 Gaszähler  206 Gebäude aus dem Gesundheitswesen  276 Gebäudeautomation  558 Gebäudebetrieb  607 Gebäudedränung  141 Gebäudeenergiebedarf  592 Gebäudeleittechnik  320 Gebäudetemperierungsanlagen  399 Gebläsekonvektoren  303 Gebläsekonvektoren (Fan-Coil-Anlagen)  382 Gefahrenmelde- und Alarmanlage  545 Gemeinschaftsantennen-Anlage  543 geordnete Jahresdauerlinie  268 Geräteanschlussdose  456 Gesamtwärmebilanz für den Kühlfall  199 geschlossene Kühldecken  386 GFK-Batteriebehälter  220 Glas-Doppelfassaden  361 Globalstrahlung  197 Glühlampe  490 Grauwassernutzungsanlage  114 Grundkachelofen  335 Grundleitungen, Dimensionierungs­ grundlage  121 Grund- und Sammelleitung  86, 116 Grundwasserbrunnen  284 Gruppen-Sammelsteuerung, richtungs­ abhängige  579 gusseiserner Kaminofen  334 Gussradiatoren  302 Güteraufzüge  584

H Hackgutheizungen  229 Hallenbeheizung  319 Hallenbeheizung mittels sog. Infrarot­ strahler  316 Hallenbeheizung- und Temperierung  315 Halogen-Niedervolttechnik  501 Hausanschluss  157, 206 Hausarbeitsraum  42, 464 HD-Induktionsklimaanlagen  378 Hebebühne  582 Heißwasserheizung, HWH  314

Heizbänder mit Selbstregeleffekt  330 Heizendenergie  202 Heizflächen, Anordnung von  298 Heizkessel  224 Heizkörper  300 Heizkörperanordnung  303 Heizkörper-Anschlussleitungen  297 Heizkörper aus Kunststoff  302 Heizkörperverkleidung  303 Heizlast  188 Heizlastermittlung  194 Heizleistung der Wärmeerzeuger  195 Heizöl EL  204 Heizöllagerung im Erdreich  221 Heizölsperre  100 Heizöl- und Biodiesellagerung  218 Heiz- und Kühllast  188 Heiz- und/oder Kühlregister  390 Heizungsleitungen im Fußboden  297 Heizungssteigleitungen  296 Helligkeitsregelung  492 Heranholsteuerung  579 Hinterlüftung von Photovoltaikelementen  526 Hochdruck-Entladungslampen  494 Hochspannungsröhren  494 Hoch- und Mittelspannungsanlagen  477 Hohlraumestrich  476 Holzvergaserkessel  228 horizontale Beleuchtungsstärke  502 horizontale Führung von Luftkanälen  402 Hotels  425 h-x-Diagramm nach Mollier  420 Hydrantenanlage  181 hydraulisch angetriebener Aufzug  577 hydraulische Aufzüge  579

I indirekte Allgemeinbeleuchtung  513 Induktionsklimaanlage  380 Industriebetrieb  278 Inertgas-Löschsystem  185 Innenleuchten für Leuchtstofflampen  496 Innenraumüberwachung  550 innerer Blitzschutz  523 innere Wärmelasten  199 Installationschacht  22 Installations-Doppelböden  475 Installationsführung in Skelettbauten  21 Installationsplanung  456 Installationsplanung einer Küchenwand  449 Installationsschächten, raumsparende Anordnung von  473 Installationszonen  448 Installationszonen für elektrische Installa­ tionen  447 Integrierte Energiekonzepte  598 Intensivlüftung  344 ISDN-Telekommunikationsanlagen  537

J Jahresarbeitszahl  251, 281 Jahresdauerlinie  267 Jahreskältearbeit  281

625 Stichwortverzeichnis

E–O

K

L

M

Kälteanlage mit Direktverdampfer  283 Kälteanlage mit Kompressionskälte  283 Kältebereitstellung und Speicherung  599 Kälteerzeugung für integrierte Energiekonzepte: qualitative Einschätzung  602 Kälteerzeugung mit natürlicher Wärme­ senke  284 Kälteerzeugung mit Sorptionsverfahren  287 Kälteerzeugungsanlage mit Abwärmenutzung  288 Kälteerzeugungsanlage mit solarer Wärme­ erzeugung  288 Kälteerzeugunsanlagen  278 Kältemaschinenraum  399 Kältemaschine zur Außenaufstellung  282 Kälteverteilernetze  322 Kaltwassersysteme  399 Kaminkassetten  333 Kaminofen  334 Kanaleinbaugitter  411 Kanalquerschnitt  420 Kapitalgebundene Kosten  611 Kasten-Kastenfassade  363 Kellerablauf mit Rückstauverschluss  102 Kennzeichnung der 3 Schutzklassen von Elektrogeräten  472 Kinderschutz-Steckdosen  455 Klärvorgang  132 Kleinkläranlage  130 Kleinkläranlagen in der Planung  140 Kleinkläranlagen mit Abwasserbelüftung  137 Kleinwindkraftanlagen  529 Kleinwindkraftanlagen mit Bodenauf­ stellung  531 Klimadaten, Auszug  530 Klimaleuchten  498 Klimatisierungssysteme für Hotelzimmer  427 Koaleszenzabscheider  100 Komfort-Kategorien  424 Kompaktleuchtstofflampen  492 Kompressions-Wärmepumpe  248, 252 Kondensatablauf  238 Kondensationswärme  227 Konvektoren  303 konventionelle Vorschaltgeräte  491 konzentrische Doppelrohrsysteme  236 Korridor-Glasdoppelfassade  364 Kraft-Wärme-Kopplung  228 Kraft-Wärme-Kopplung, Blockheizkraftwerk  265 Krankenhäuser  428 Kreislaufverbundwärmetauscher  375 Kreuzstromwärmetauscher  375 Küche  32, 456 Küchen, Bauliche Ausbildung von  32 Küchenformen und Arbeitsbereiche  33 Kühldecken  384 Kühllast  196 Kühlsegel  386 Kühlturm  284 Kühlung mit Kältemaschinen  281 Kühlung mit Umgebungsenergie  399 Kunststoffbehälter  219 Kunststoffkabel NYY  447

Lampen und Leuchten  489 Lastenaufzüge  584 LEDs (Light Emitting Diode)  495 Legionellen  180 Leistungszahl  251 Leitungsdimensionierung  160 Leitungsführung im Nichtwohnungsbau  473 Leitungsführung und -Verlegung  447 Leitungsinstallation in Gebäuden  158 Leitungsmaterial  443 Leitungsverlegung bei Wänden mit innenseitigem Sichtmauerwerk  449 Leitungsverlegung in Fertigbetonbauteilen  450 Leitungsverlegung in Leichtbauwänden  449 Leuchtdichte  487 Leuchten  495 Leuchten geringer Blendwirkung  505 Leuchtstofflampen  492 Lichtausbeute  487 Lichtfarbe  489 Lichtfarbe und Farbwiedergabe  503 Lichtmenge  487 Lichtplanung  510 Lichtrichtung und Schattigkeit  504 Lichtstärke  488 Lichtsteuerung  504 Lichtstrom  487 Lichtszenen  509 Lichtszenen und Lichtplanung  509 Lichttechnische Grundgrößen  487 Licht und Farbe  506 Luft-Abgas-Systeme  215 Luft-Abgas-Systeme (LAS-Anlagen)  235 Luftaufbereitungsanlagen, Aufbau und Ausbildung zentraler  389 Luftdruckverhältnisse  372 Lufterneuerung und Behaglichkeit  366 Luftführung einzelner Räume  356 Luftführung im Raum  409 Luftheizung  314 Luft-Kältemittel-Anlagen  322, 413 Luftkanäle  400 Luftmenge  418 Luftqualität  4 Luftschleieranlagen  414 Lufttechnik, Einteilung der  341 Lüftung nach dem Mischluftsystem  409 Lüftungseffektivität  424 Lüftungsgitter  411 Lüftungsheizlast  188 Lüftungsleitung  84 Lüftungsraten für Nichtwohngebäude  423 Lüftungssysteme  358 Lüftungswärmeverlust  189 Lüftung von Wohnungen  342 Luftwasseranlagen  383 Luftwechselzahl  367 Luftwechselzahlen für verschiedene Nutzungen  422

Mantelleitung NYM  446 Maschinenlasten für Bürogebäude  424 mechanische Lüftung mit Wärmerück­ gewinnung  348 Mehrkammerabsetz- und Mehrkammer­ ausfaulgruben  136 Mehrkammergrube  136 Mehrzonen-Ein-Kanal-RLT-Anlage  378 Mehrzonen-Ein-Kanal-RLT-Anlage mit Zusatzventilatoren und konstantem Volumenstrom  379 Mess-, Steuer- und Regelungstechnik  558 Mikrogasturbine  266 Mindestdämmschichtdicken für kalte Trinkwasserleitungen  159 Mindestgefälle für Freispiegelentwässerung  93 Mischkammer  390 Mischlüftung  408 Mischwasser  121 Monitoring  607 monovalenter Betrieb  253 Muldenversickerung  108

N nachhaltige Wärmeversorgungskonzepte  274 Nachstromöffnungen  356 Nachtabsenkung  320 Nachtauskühlungsstrategien  360 Nahwärmekonzepte  269 Natriumdampf-Niederdrucklampen  494 natürliche Lüftung  338 Nennlüftung  342 netzdienlicher Betrieb  605 Netzdienlichkeit  605 Neutralisationsanlagen  227 Nichttrinkwasserleitungsnetz  111 Niederdruckdampfheizung, NDH  314 Niederdruck-Entladungslampen  490 Niederspannungsanlagen  438 Niederspannungsanschluss mit 230/400 V  434 Niedertemperatur-Heizung  290 Niedertemperaturkessel (NT-Kessel)  225 Niedervolt-Halogenlampen  490 Norm-Außentemperatur  191 Norm-Innentemperatur  191 Norm-Lüftungsheizlast  190 Notbeleuchtung  481 Notstromversorgungsanlagen  480 Nur-Luft-Anlagen  322, 373

O oberirdische Großbehälter  217 Objektüberwachung  551 offene Kamine  330 offene Kamine mit Heizeinsatz  332 offene Kamine ohne Feuerraumtür  330 offene Kühldecken  386 öffentliche und gewerbliche Sanitäranlagen  62 olf  370 Öltransformatoren  478 operative Raumtemperatur  370 operative Temperatur  3

626

Stichwortverzeichnis

P Panoramaaufzüge  583 Pellets  229 Personenaufzüge mit Seilantrieb für Wohn­ häuser  568 Personenaufzüge mit Seilantrieb im Nicht­ wohnungsbau  569 Personenaufzug mit Seilantrieb  573 Personen-Umlaufaufzüge  571 Pflanzenbeete  139 Photovoltaikanlagen  524, 602 Photovoltaikmodulen, Dachanordnung und Überdachungen mit  528 Planungshinweise zu Grundleitungen  88 Planungskonzepte  508 Planung von Beleuchtungsanlagen  501 Plattenheizkörper  301 PMV-Wert  2 Potentialausgleichsschiene  467, 468 PPD-Wert  2 Prallscheiben  364 Präsenzmelder  504 Präventivinstallationen  469 preisdynamischer Barwertfaktor  611 Primärenergie  591 Primärenergiefaktoren  591

Q Quelllüftung  407, 408

R Radialventilator  391 Radiavektoren  303 Raumheizflächen  298 Raumkühlung mit Multi-Split-Anlage  286 Raumkühlung mit oberflächennaher Geo­ thermie  286 Raumkühlung mittels Oberflächenwasser  286 raumluftabhängige Gasfeuerstätten  211 Raumluftfeuchte  3 Raumluftqualität  367 Raumlufttechnik, Aufgaben der  357, 359 Raumlufttechnik-Beispiele  422 Raumlufttechnik, Einteilung der  357 Raumlufttechnik für Shopping Center  429 Raumlufttechnik und Fassadenkonstruktion  361 Raumlufttechnik und Kühlung  398 Raumlufttechnische Anlagen  341, 357 Raumlufttechnische Anlagen, Aufbau von  372 Raumlufttechnische Anlagen, grafische Symbole für  345 Raumlufttechnischen Anlagen, Berechnungen von  418 raumluftunabhängige Gasfeuerstätten  212 Raumströmung  406 Raumströmungsbilder  408 Raumtemperatur  370 reduzierte Lüftung  344 Reflexblendung  503 Reflexionsgrad  488 Regelung von Wärmeversorgungsanlagen  317 Regenwasserableitung, Bemessung der  116 Regenwassernutzung  161

Regenwassernutzungsanlage  111, 161 Regenwasserqualität  162 Regenwasserspeicher  113 Regenwasser- und Grauwassernutzungs­ anlagen  161 Reinigungsöffnung  93, 245 relative Feuchte der Luft  371 Rettungszeichen-Leuchten  481 Revisionsschacht  94 Ringdränage  142 RLT-Ein-Kanal-Anlage mit variablem Volumenstrom  379 RLT-Zentralen  394, 406 Röhrenheizkörper  301 Rohrgraben  95 Rohrinstallation  444 Rohrleitungen auf Decken  20 Rohrleitungen der Sanitärinstallation  5 Rohrleitungen für die Warmwasser­ versorgung  177 Rohrleitungen für Warmwasser-Heizungen  290 Rohrleitungen in Massivbauten  5 Rohrleitungsführung  294 Rohrleitungsmaterial für Kalt- und Warmwasserleitungen  156 Rohrleitungs-Teilstrecken, Bezeichnungen der  77 Rohrrigolen  109 Rotationswärmetauscher  375 Rücklaufbeimischung  224 Rückstau  101 Rückstau bei Einleitung des Dränwassers  152 Rückstau in den Abflussleitungen  102 Rückstausicherung  103

S Sammelsteuerung, richtungsabhängige  579 Sanitärräume in Arbeitsstätten und Arbeits­ plätzen  64 Sanitärräume in Schulen und Kindergärten  69 Sanitärräume in Versammlungsstätten  67 Satellitenantennen  544 Schacht  94 Schachtabschlusstür  578 Schachtgrube  574 Schacht-Kastenfassade  363 Schachtkopf  574 Schall-, Brand- und Wärmeschutz bei Rohr­ leitungsinstallationen  6 Schalldämpfer  376 Schalterarten  452 Schalterausbildungen  453 Schalterbetätigungsarten  453 Schalter und Steckdosen  451 Schalträume  479 Schlitze und Aussparungen in Wänden  11 Schmutzwassergrundleitungen, Bemessung der  133 Schmutzwasserhebeanlage  106 Schmutzwasserleitung, Bemessung der  114 Schmutzwassersammelbehälter  102 schnurlose Telefone  536 Schornsteine, Abgasanlagen  230 Schornsteine, einschalige  232 Schornsteinsanierung  241 Schrägaufzüge  584

Schulen  423 Schul- und Seminargebäude  275 Schutzarten für elektrische Betriebsmittel  468 Schutzarten, raumspezifische  471 Schutzarten von elektrischen Betriebs­ mitteln  470 Schutzgeräte für die elektrische Energie­ technik 230/400 V  523 Schutzmaßnahmen gegen Kalk­ ablagerungen  154 Schwemmkanalisation  75 Sicherheitsbeleuchtung mit Einzelbatterien  484 Sicherheitsleuchten  481 Sickerschacht  110 Sickerschacht für Regenwasser  140 Sickerschacht für vorbehandeltes Schmutz­ wasser  140 Sinnbilder für Entwässerungsanlagen  78 Smart Home  614 solare Kühlung  289, 400 solare Kühlung mit Photovoltaik-Kompressorsystem  400 solare Kurz- und Langzeitspeicher  272 solare Langzeitspeicher  273 solarer Energieerträge, jährlicher  272 solarer Luftkollektor  317 solare Trinkwassererwärmung  174 Speichermasse im Raum  201 Speicher-Trinkwasserererwärmer  181 Spiegelrasterleuchten  497 Splitgerät zur direkten Kühlung der Raumluft  282 Spreizung  290 Sprinkleranlage  183 Spülkästen und Druckspüler, Anordnungs­ varianten von  55 Spülrohre  147 Stahlradiatoren  302 Stahlrohre  306 standortgefertigte Behälter  220 Starkstrom  434 Stegleitungsinstallation  444 Stirlingmotor  266 Strahler  500 Strombedarf für Gebäude  597 Stromerzeugung und -speicherung  601 Stromkreise  443 Stromnetze  440 Stromschienensysteme  501 Stromspeicher  603 Strömungssicherungen  210 Stromzuführung  434 strukturierte Verkabelung  556 Stufenauslässe  411 Such- und Signalanlagen  539 Symbole für Einbruchmeldeanlagen  555 Synthetische Ganglinien  597 Systeme von Schornsteinen und anderen Abgasanlagen  231

T tageslichtabhängige Regelung bzw. Steuerung  504 Tank-Wärmespeicher  274 Technische Zentralen in Gebäuden  28 Telekommunikationsanlage  534

627 Stichwortverzeichnis

Tellerventile  411 temperaturbedingte Behaglichkeitskriterien  314 Temperatur-/Luminiszenzstrahler  489 thermische Solarkollektoren  174 Thermoregulation  2 thermostatisch gesteuerte Heizkörper­ ventile  320 Tonübertragungssysteme, interne  541 Torbeheizungsanlagen  418 Trafokammern  478 Trafostationen  478 Tragwerksystem und Leitungsführung  25 Transmissionsheizlast  188 Transmissionswärmeverlust  194 Trassen- und Leitungsführung  5 Treppenlift  582 Triebwerksraum  574 Trinkwarmwasserbedarf  165 Trinkwarmwasserversorgung  165 Tropfkörper mit Rückspülung  138 Tropfkörper ohne Rückspülung  137 Türöffneranlagen  539 Türsprechanlagen  539 TV-Kabelnetz, Anschluss an das  544

U Überdrucklüftung  372 Überflutungshöhe bei Notentwässerungen  118 Überspannungs-Ableiter  523 Überstrom-Schutzeinrichtungen  441 Überstrom-Schutzorgane  442 Übertragungsnetze/Datentechnik  556 Überwachung der Außenhaut  547 Überwachung von Fenstern und Türen  547 Überwachung von Wänden  549 Ultraviolett-Strahlen  500 Umluft-Glasdoppelfassade  363 Umluftsystem  332 Umspannanlagen  479 Umstellbrandkessel  230 Unsegmentierte-Glasdoppelfassaden  362 Unterdrucklüftung  372 Unterfluranlagen  417 Unterflurkanal-Installation  474 Unterflurkonvektoren  304 Unterflur-Luftschleieranlagen  417 unterirdische Großbehälter  217 Uplights  500 USV-Anlagen  485

V Ventilator  374 ventilatorgestützte Lüftung  346 ventilatorgestützte Zu- und Abluftanlagen von Wohnhäusern  348 Verbrennungsluftversorgung für raumluft­ abhängige Gasfeuerstätten  213, 215 Verkaufsstätten  426 Verlegung der Bodenfliesen  58 Verlegung der Wandfliesen  58 Versickerungsmulde  109 Verteilernetze von Gemeinschaftsantennen-­ Anlagen  544 Verteilerschränke  441

vertikale Beleuchtungsstärke  502 vertikale Erdsonde  259 Voice over IP  538 Vollbenutzungsstunden  218 Vollentsalzung  155 vorgefertigte geschosshohe Installations­ einheiten  18 Vorwandinstallation  16

W Wandheizung  313 Wand- und Bodenbeläge in Sanitärräumen  57 Wärmeabgabe  2 Wärmebereitstellung  598 Wärmebilanz  190 Wärmedämmung an Wärmeverteilungs- und Warmwasserleitungen  292 Wärmedämmung von Rohrleitungen  291 Wärmedämmung von Rohrleitungen für Heizanlagen gem. EnEV  292 Wärmeerzeuger mit festen Brennstoffen  228 Wärmeerzeuger mit Gas oder Heiz- bzw. Bioöl  223 Wärmeerzeugung mit Wärmepumpen  247 Wärmeerzeugungsanlagen  201 Wärmeerzeugungsanlagen mit Gas oder Heizöl  205 Wärmeerzeugungssysteme  202 Wärmepumpe  227, 376 Wärmepumpen, Betriebsweisen von  253 Wärmepumpenheizungsanlagen, Einrichtung von  263 Wärmepumpenspeicher  173 Wärmepumpensysteme  247 Wärmequelle Energiepfähle  261 Wärmequelle Erdreich  258 Wärmequelle Luft  262 Wärmequellen für die Nutzung von Wärme­ pumpen  250 Wärmequellen für Wärmepumpenanlagen  257 Wärmequellen Übersicht  250 Wärmequelle Wasser  257 Wärmequelle Witterungswärme  262 Wärmerückgewinnungssysteme (WRS)  375 Wärmestandards  201 Wärmeübergabe in der Hausstation  271 Wärmeverteilernetze  289 Wärmewerte von Gasen  205 Warmluft-Kachelofen  335 Warmwassergeräte  167 Warmwasserpumpenheizung (WWPH)  289 Warmwasserversorgung  165 Warmwasserversorgung im Nichtwohnungsbau  176 Wartungsfaktor  511 Wäscher  390 Waschräume  66 Wasserablaufstelle  78 Wasseranlage  153 Wasseraufbereitung  154 Wasserbeschaffenheit  153 Wasserdruck  159 Wasserdruckerhöhungsanlagen  160 Wasserentnahmearmaturen  55 Wasserhärte  153 WC-Becken  53 Wechselbrandkessel  230

P–Z

Weitwurfdüsen  411 Windcharakteristik  339 Windumströmung von Gebäuden  338 Wirkungsgradverfahren  512 Wirtschaftlichkeitsberechnung  610 Wirtschafts- und Sanitärräume in Wohnungen  32 witterungsgeführte Regelung  319 Wohngebäude  275 WW-Bereiter, elektrisch betriebene  167

Z Zähleranlagen bei Niederspannungs­ einspeisung  438 Zeitdienstanlagen  540 Zeiterfassungsanlagen  540 Zeitsteuerung  504 zentrale Abluftanlage mit Wärmerück­ gewinnung  353 zentrale Notstrombatterien  482 zentrale Temperierung von Hallen  316 zentrale Zähleranlage  440 Zielwahlsteuerung  579 Zirkulationsleitung  178 Zonen-Klimaanlagen mit Mehrzonen­ zentrale  376 Zonen-Klimaanlagen mit örtlichen Nach­ wärmern  377 Zonen-Klimaanlagen mit Unterzentralen  377 Zugerscheinungen  371 Zustandsänderung der Luft  420 Zustandsänderung von Luft bei Be­ feuchtung  421 Zustandsänderung von Luft bei der Ent­ feuchtung  421 Zustandsänderung von Luft bei der Kühlung  421 Zwangsumlaufsystem  295 Zweikreis-Frischluftsystem  332 Zweirohrsysteme  295 zylindrische Beleuchtungsstärke  503