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Die entwässerungstechnische Autobahn – Teil 2: Hydraulik am Limit

Ab einer gewissen Gebäudehöhe gelten für die entwässerungstechnische Autobahn verschärfte Vorgaben – denn an bestimmten neuralgischen Punkten entscheidet sich, ob der Abwasserfluss stabil bleibt oder ob es zum „Stau“, zum Druckschock oder gar zur Absaugung von Geruchsverschlüssen kommt.

10 bis 22 m – die Mittelstrecke der Entwässerungsautobahn

Bei dieser Fallleitungslänge arbeitet das Abwassersystem bereits mit hohen Geschwindigkeiten, jedoch noch nicht an der Grenze des technisch Beherrschbaren. Dennoch entstehen auch hier Druckbereiche, für die sorgfältige konstruktive Maßnahmen notwendig werden – insbesondere bei Verziehungen und Übergängen auf horizontal verlaufende Leitungen.

Anschlussfreie Bereiche – keine „Zufahrten“ in den Stauzonen

Im Bereich von Verziehungen und Umlenkungen, insbesondere beim Übergang einer Fallleitung in eine horizontal verlaufende Leitung, entstehen Druckschwankungen. Es kommt zu Bedingungen, die mit kritischen Autobahnabschnitten vergleichbar sind, auf denen abrupt von 200 auf 20 km/h gebremst werden muss.

Um Einzel- oder Sammelanschlussleitungen in diesen „Stauzonen“ nicht weiter zu belasten, ­müssen anschlussfreie Leitungsteile berücksichtigt werden. Der Übergang der Fallleitung in eine horizontal verlaufende Leitung sowie der ­Übergang nach einer Verziehung in eine Fallleitung, ist immer mit zwei 45°-Bögen und einem Zwischenstück von 250 mm Länge auszuführen. Zu den anschlussfreien Leitungsbereichen zählen:

  • 2 m vor der zulaufseitigen Umlenkung
  • 1 m nach der zulaufseitigen Umlenkung
  • 1 m vor der ablaufseitigen Umlenkung
  • 1 m nach der ablaufseitigen Umlenkung.

Verziehungen unter 2 m – der zu kurze Verzögerungsstreifen

Wenn eine Verziehung ≤ 2 m lang ist und Entwässerungsgegenstände in diesem Leitungsbereich angeschlossen werden müssen, können die anschlussfreien Leitungsteile nicht eingehalten werden. Dann ist es notwendig, eine Umgehungsleitung einzuplanen und einzubauen, um den Einfluss von Über- und Unterdruck in den ­Anschlussleitungen der Entwässerungsgegenstände sicher zu kompensieren.

Die Anbindung der Umgehungsleitung an die Fallleitung darf erst 2 m oberhalb der zulaufseitigen Umlenkung bzw. 1 m unterhalb der ablaufseitigen Umlenkung erfolgen, da sich in diesem Bereich die druckneutralen Zonen befinden.

Auch im Übergangsbereich der Fallleitung zur Sammel- oder Grundleitung sind anschlussfreie Bereiche einzuhalten. Sowohl die Hauptfallleitung als auch die weiterführenden horizontalen Leitungen benötigen ausreichend „Puffer“, in denen Über- und Unterdrücke abgebaut werden können.

Die Dimensionierung der Umgehungsleitung erfolgt nach Abschnitt ­14.1.6.3 der DIN 1986-100 „Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke – Teil 100: Bestimmungen in Verbindung mit DIN EN 752 und DIN EN 12056“. Die Umgehungsleitung ist in der gleichen Nennweite wie die Fallleitung, höchstens jedoch in DN 100, auszuführen.

Die Lüftungsleitung ist wie eine Umlüftungsleitung nach Tabelle 7 der DIN EN 12056-2 „Schwerkraftentwässerungsanlagen innerhalb von Gebäuden – Teil 2: Schmutzwasseranlagen, Planung und Berechnung“ zu bemessen. Zur Verbesserung des Druckausgleichs wird empfohlen, den Lüftungsteil in der gleichen Nennweite wie die Umgehungsleitung auszuführen.

Mehr als 22 m – die Hochgeschwindigkeitsautobahn

Ab einer Fallleitungslänge von mehr als 22 m arbeitet das System an der hydraulischen Obergrenze und jeder Eingriff wirkt unmittelbar auf die Druckstabilität. Bei Fallleitungen in Hochhäusern sind ­anschlussfreie Leitungsbereiche deshalb allein nicht ausreichend. Hier muss bei Verzügen bzw. Übergängen auf eine Sammel- oder Grundleitung immer mit einer Umgehungsleitung gearbeitet werden.

Ursächlich dafür ist der Druckanstieg infolge hoher Fließgeschwindigkeiten (10 bis 12 m/s), der durch Verziehungen entsteht. Dabei wird durch eine Reduzierung der Fließgeschwindigkeit im Verhältnis 10:1 dynamische Energie in statischen Druck umgewandelt. Dieser kann ohne parallele druckneutrale Strecken nicht abgefangen werden. Die Umgehungsleitung dient dann als „Entlastungsspur“, die den Verkehr – also die Strömungs­luft – stabil weiterführt, während das Abwasser durch die Umlenkung verzögert wird.

Die Anbindung der Umgehungsleitung erfolgt weitgehend identisch zu den Ausführungen bei Fallleitungen von 10 bis 22 m. Abweichend ist nach der zulaufseitigen Umlenkung ein anschlussfreies Leitungsteil von 1,5 m einzuhalten. Umgehungsleitungen beim Übergang einer Fallleitung auf eine Sammel- oder Grundleitung sind zwingend auch einzubauen, wenn keine Entwässerungs­gegenstände anzuschließen sind. Wie bereits für den mittleren Höhenbereich definiert (Fallleitungen von 10 bis 22 m), darf die Anbindung der Umgehungsleitung erst 2 m oberhalb der zulaufseitigen Umlenkung erfolgen.

Umgehungsleitungen – Pflichtbestandteil

Für Fallleitungen im Höhenbereich von 10 bis 22 m sowie für Fallhöhen von mehr als 22 m enthält die überarbeitete DIN 1986-100 Konkretisierungen zur Dimensionierung von Verziehungen bzw. der gesamten Fallleitung. Dabei werden Verziehungen mit einer Länge unter bzw. über 2 m sowie Ausführungen mit und ohne Umgehungsleitung ausdrücklich differenziert.

Fazit

Mit zunehmender Gebäudehöhe steigen die hydraulischen Anforderungen exponentiell. In Fallleitungen zwischen 10 und 22 m werden anschlussfreie Bereiche und Umgehungsleitungen abhängig von der Verziehungslänge relevant. Ab einer Höhe von 22 m hingegen ist die Situation eindeutig: Jeder Übergang einer Fallleitung in ­eine Verziehung oder eine horizontal verlaufende Leitung braucht eine Umgehungsleitung.

Die Autobahnmetapher zeigt die Fallleitung als präzise gesteuertes Hochgeschwindigkeitsnetz und macht deutlich: Nur wenn der „Verkehrsfluss“ kontrolliert bleibt, also anschlussfreie Leitungsbereiche im Über- und Unterdruckbereich einer Fallleitung berücksichtigt werden und Engstellen klar geregelt sind, funktioniert die Entwässerung störungsfrei, leise und normgerecht.

  • Mit zunehmender Gebäude­höhe steigen die hydraulischen Anforderungen an Fallleitungen. Ab einer bestimmten Höhe entstehen Druckbereiche, die zu Druckschocks oder zur Absaugung von Geruchsverschlüssen führen können.
  • In langen Fallleitungen kommt es im Bereich von Verziehungen und Umlenkungen zu Druckschwankungen. Um Anschlussleitungen nicht zu belasten, sind anschlussfreie Leitungsteile notwendig.
  • Ist eine Verziehung ≤ 2 m lang und können anschlussfreie Leitungsteile nicht eingehalten werden, ist eine Umgehungsleitung einzuplanen.
  • Bei einer Fallleitungslänge von mehr als 22 m arbeitet das System an der hydraulischen ­Obergrenze. Anschlussfreie ­Leitungsbereiche reichen deshalb als alleinige Maßnahme nicht aus.
  • Bei mehr als 22 m muss bei Verzügen bzw. Übergängen auf eine Sammel- oder Grundleitung grundsätzlich eine Umgehungsleitung eingebunden werden – auch wenn keine Entwässerungsgegenstände ­anzuschließen sind.
Autor
Markus Purschke
ist Leiter des ­Schulungszentrums von Pam Building Deutschland.

Bild: Pam Building

Anschlussfreie Zonen im Bereich einer Fallleitungsverziehung bei Fallleitungslängen > 10 m.

Bild: Pam Building

Anschlussfreie Zonen im Bereich einer Fallleitungsverziehung bei Fallleitungslängen > 10 m.
Fallleitungsver­ziehungen < 2 m

Bild: Pam Building

Fallleitungsver­ziehungen < 2 m
Übergang Fallleitungen > 22 m in eine horizontal verlaufende Leitung.

Bild: Pam Building

Übergang Fallleitungen > 22 m in eine horizontal verlaufende Leitung.
Druckverlauf in einer geraden Fallleitung bei ­einer hydraulisch ungünstigen Einleitung des ­Abwassers unter 90° und bei einem unten ­offenen Auslauf.

Bild: IZEG e. V.

Druckverlauf in einer geraden Fallleitung bei ­einer hydraulisch ungünstigen Einleitung des ­Abwassers unter 90° und bei einem unten ­offenen Auslauf.
Druckverlauf in einer Fallleitung mit Verziehung bei einer hydraulisch ungünstigen Einleitung des Abwassers unter 90° und bei einem nach unten offenen Auslauf.

Bild: Pam Building

Druckverlauf in einer Fallleitung mit Verziehung bei einer hydraulisch ungünstigen Einleitung des Abwassers unter 90° und bei einem nach unten offenen Auslauf.
Theoretische und real zu erwartende Fallgeschwindigkeit in Fall­leitungen in Abhängigkeit von der Fallleitungslänge.

Bild: IZEG e. V.

Theoretische und real zu erwartende Fallgeschwindigkeit in Fall­leitungen in Abhängigkeit von der Fallleitungslänge.

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