Projektierung von Abwasserhebeanlagen

Sanitär
Projektierung von
Abwasserhebeanlagen
Grundlagen und Praxisempfehlungen für die Planung und Ausführung
Dipl.-Ing. Roland Priller*
Sind sie unumgänglich, so
sollten ausreichend große Linienentwässerungsrinnen,
Retentionsvolumina sowie
große Hebeanlagen vorgesehen werden. Aber selbst dann
bleibt noch ein Restrisiko der
Gebäudeüberflutung, wenn
die Hebeanlage ausfällt. Hierfür ist eine Überflutungsprüfung nach den Vorgaben der
DIN 1986-100 durchzuführen.
Für große öffentliche Funktionalgebäude sollten die Anschaffungs- und Unterhaltskosten einer Notstromanlage
mit dem Schadenspotenzial
durch Ausfall der Hebeanlage abgeglichen werden.
Trotz umfassender technischer Regelwerke für Abwasser-Hebeanlagen berichten Kundendienstmonteure immer wieder von problematischen Einbausituationen. So kommen Hebeanlagen zum Einsatz, obwohl sie gar nicht benötigt werden, und werden umgekehrt nicht
eingebaut, wo es technisch notwendig wäre. Ursache ist häufig eine Missachtung der anerkannten Regeln der Technik, verbunden mit einer mangelhaften Abstimmung zwischen
den Projektbeteiligten aus Hochbau, Tiefbau und Gebäudetechnik. Höhere Betriebs- und
Wartungskosten und vor allem vermeidbare Überflutungen sind die Folge. Der Fachbeitrag Bemessungsfehler führen zu
behandelt die häufigsten Planungsfehler und erläutert zentrale Grundsätze der korrekten Störungen
Niederschläge sind eine
Ausführung von Abwasser-Hebeanlagen. nicht zu beeinflussende Grö-
D
ie vertikale Position von
Ablaufstelle
bezüglich
Kanal und Rückstauebene
gilt als wesentliches Kriterium für den korrekten Einsatz
von Abwasserhebeanlagen
nach DIN EN 12050. So wird
bei fehlendem Gefälle Abwasser gegen die Schwerkraft in
den Kanal gepumpt. Und bei
einer Anbindung unterhalb
der Rückstauebene das Gebäude vor Überflutung von
außen geschützt. Vollkommen überflüssig hingegen ist
der Einsatz von Hebeanlagen
bei ausreichendem Gefälle
oberhalb der Rückstauebene.
Häufig werden die beiden Abwasserströme ober- und unterhalb der Rückstauebene
gemeinsam abgeleitet. Dies
schafft bei Betriebsstörungen das unnötige Risiko einer inneren Überflutung (siehe Bild).
genwasser in Schmutzwasserfallleitungen. Dies ist gemäß
DIN 1986-100 auch für Regenwasser von kleinen Dachflächen wie Balkonen zu vermeiden. Diese Anforderung steht
im Gegensatz zur DIN EN
12056-3:2001-01(Punkt 6.4).
In beiden Fällen wird der
Hebeanlage mehr Abwasser
als nötig zugeführt. Dies treibt
die Investitions- und Betriebskosten unnötig in die Höhe.
Sind die Wassermengen, wie
etwa bei Starkregenfällen, besonders hoch, kann die Hebe-
anlage die anfallenden Regenmengen nicht mehr bewältigen. Überschwemmungen
sind die Folge. Besonders dramatisch wird die Situation bei
Stromausfall, der leider oft zusammen mit Starkregenereignissen und Rückstau eintritt.
Zum Gebäude geneigte
Freiflächen wie etwa Zufahrten von Souterrain-Garagen stellen eine weitere potenzielle Gefahr dar. Sie sollten daher vom Planer nach
Möglichkeit vermieden werden.
Fehlerursachen
Ein weiterer grundlegender
Fehler ist das Einleiten von Re-
*) Dipl.-Ing. Roland Priller,
Leiter Abteilung Projektierung/
Normung, KESSEL GmbH
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∂ Eine fehlerhafte Anbindung an die Abwasser-Hebeanlage erhöht die
Betriebskosten und das Risiko der inneren Überflutung bei Betriebsstörungen.
ße. Die von der Abwasser-Hebeanlage zu bewältigenden
Regenwassermengen werden dabei vor allem durch
die angeschlossenen Flächen
bestimmt. Die steigende Zahl
von Starkregenereignissen in
den letzten Jahren zeigt, dass
selbst langfristig errechnete
Niederschlagsmengen kurzzeitig überschritten werden
können. Bei der Planung ist
daher Vorsicht angesagt. Für
die Bemessung des Regenwasserabflusses (QR) sind vor
allem die Hinweise der DIN
1986-100 maßgeblich. Flächen
unterhalb der Rückstauebene, die Sachwerte enthalten
und durch eine Überflutung
beschädigt werden können,
sind mit einer Regenspende r(5,100) auszulegen, sodass
auch ein fünf Minuten andauernder Jahrhundertregen keinen Schaden anrichtet. Zu diesen Flächen zählen
z. B. Hauseingänge, Kellereingänge, Garageneinfahrten
und Innenhöfe. Andere Flächen mit geringerem Gefährdungspotenzial können mit
r(5,2) ausgelegt werden. Daten
zu den lokalen Niederschlagsmengen stellt der Deutsche
Wetterdienst (DWD) zur Verfügung.
IKZ-FACHPLANER · Heft 10 /2007
Sanitär
Eine genaue Bemessung
setzt korrekte Eingangsdaten
voraus. In der Praxis erlebt
man bei der Überprüfung
ausgeführter Anlagen jedoch
immer wieder folgende Fehlerquellen:
∑ Die angeschlossenen Entwässerungsgegenstände
werden falsch ermittelt. So
wurden beispielsweise in
einem Bauvorhaben zwar
die Toiletten, nicht aber die
zugehörigen Urinale und
Waschbecken angesetzt.
∑ Vorhersehbare Nutzungsänderungen, etwa eine
bauliche Erweiterung, werden nicht eingeplant.
∑ Es werden größere Freiflächen angeschlossen als in
der Planung angegeben.
∑ Regenwasserspenden werden nur pauschal angesetzt, wie zum Beispiel mit
200 l/(s ha).
Die grundsätzlichen Auslegungsregeln zum Schmutzwasserabfluss (Qs) oder der
Förderhöhe finden sich in
der DIN EN 12056 sowie DIN
1986-100. Für Abscheider-Anlagen gelten zusätzlich die
fallspezifischen Auslegungsregeln für:
∑ Fettabscheider nach DIN
EN 1825 zusammen mit DIN
4040-100;
∑ Leichtflüssigkeitsabscheider nach DIN EN 858 zusammen mit DIN 1999-100.
Frühe Planung ist das A und O
Die Frage nach dem Aufstellort sollte der Planer sehr
früh klären. Ist das Gebäu-
de erst einmal errichtet, lassen die baulichen Zwänge nur
noch Notlösungen zu. Grundsätzlich bietet die Außenaufstellung eine Reihe von Vorzügen:
∑ Die Nutzer des Gebäudes
haben mehr Platz.
∑ Es entsteht kein störender
Lärm im Gebäude.
∑ Bei Wartungsarbeiten entfallen störende Gerüche.
Pumpenschächte
sind
sorgfältig auszulegen. Dies
gilt nicht nur hinsichtlich Zu­
lauftiefe, Nutzvolumen, Verkehrslastklasse oder Grundwasseranforderungen. Besonderes Augenmerk sollte auch
auf eine dauerhaft dichte Kon­
struktion gelegt werden, um
In- und Exfiltration zu vermeiden.
Doch auch die Innenaufstellung hat ihre Vorteile, wie
die problemlose Zugänglichkeit für Wartungsarbeiten.
Räume für Abwasserhebeanlagen sollten so groß gewählt
werden, dass neben und über
allen zu bedienenden und zu
wartenden Teilen ein Arbeitsraum von mindestens 60 cm
Breite bzw. Höhe zur Verfügung steht. Für die Raumentwässerung bei Fäkalienhebeanlagen sieht die EN 12050-1
einen Pumpensumpf vor, was
in der Praxis leider oft nicht
berücksichtigt wird. Besonders wichtig: Beim Einbau in
die Bodenplatte, insbesondere bei drückendem Grundwasser, muss der Verarbeiter besonders auf eine dichte Verbindung mit der Bodenplatte
achten. Außerdem sind Lei-
∂ Die Rohrsohle der Rückstauschleife muss über die Rückstauebene geführt
werden. Nur so wird das Eindringen von Wasser in den Keller effektiv verhindert.
tungsdurchdringungen entsprechend
abzudichten.
Hier ist detailgenaues Arbeiten gefragt und die Abstimmung zwischen Planer, Baufirma und Installateur unerlässlich.
Doppelanlage bei
Funktionalgebäuden ist Pflicht
Im Gegensatz zu Einfamilienhäusern gilt bei Funktionalgebäuden, dass auf die Nutzung der Hebeanlagen nicht
verzichtet werden kann – Hotels oder Bürogebäude benötigen immer eine intakte Anlage, da sonst der laufende Betrieb erheblich beeinträchtigt
werden könnte. Das bedeutet:
Die Hebeanlage muss mit einer zweiten, ebenso leistungsfähigen Fördereinrichtung
ausgestattet sein. Außerdem
sollten eine selbsttätige Steuerung und eine Handschaltung zur Ausstattung gehören. Aus Kostengründen kom-
∂ Einsatzbereiche von Abwasserhebeanlagen.
Einsatz in Abhängigkeit vom
Einbauort
Ablaufstelle in
Bezug zum Kanal
Gefälle ausreichend
Gefälle nicht
ausreichend
Ablaufstelle in Bezug zur
Rückstauebene
Oberhalb
Unterhalb
Hebeanlagen
! Einsatz
oder Rückstaumeiden !
verschluss*
Nur
Nur
Hebeanlagen
Hebeanlagen
*Rückstauverschlüsse anwendbar gemäß Zulassung oder Norm.
Heft 10 /2007 · IKZ-FACHPLANER
∂ Bei Hebeanlagen außerhalb von Gebäuden ist auf eine frostfreie Ausführung
der Rückstauschleife zu achten.
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Sanitär
∂ Beim Parallelbetrieb zweier Pumpen stellt sich ein neuer Betriebspunkt ein,
sodass die zusätzliche Leistung meist unter 50 % liegt.
men trotzdem hin und wieder
nur Monoanlagen zum Einsatz.
Voll funktionsfähig wird
eine Doppelanlage aber erst
mit einem geeigneten Konzept zur Pumpensteuerung.
Dieses sollte den folgenden
Anforderungen genügen:
∑ Optimales Schaltspiel zwischen erster und zweiter
Pumpe. Die erste Pumpe läuft beim unteren, die
zweite bei einem mittleren
Einschaltpunkt an. Beim
oberen Einschaltpunkt erfolgt eine Alarmmeldung.
∑ Anbindung an eine Leitzentrale über potenzialfreie
Kontakte oder Meldungen
im Nutzungsbereich, denn
Kommunikation ist gerade für die Sicherheit von
Funktionsgebäuden entscheidend.
∑ Wechselbetrieb für beide
Pumpen zur Vermeidung
von Überbeanspruchung
oder Ausfall mangels Betriebszeit.
Bei der Auslegung ist zu beachten, dass zwei Hebeanlagen im Parallelbetrieb nicht
den doppelten Volumenstrom fördern, da sich beim
Parallelbetrieb ein neuer Betriebspunkt einstellt. Die tatsächliche Mehrleistung liegt
dann meist unter 50 %. Ohnehin sollte jede Pumpe auf
die erwartete Abwassermenge
abgestimmt sein – schließlich
hat Sicherheit Vorrang. Darüber hinaus muss der Pumpentyp auf die zu erwartende
Abwasser-Ganglinie ausgelegt werden. Die Hebeanlage ist so auszuwählen, dass
die angegebene Betriebsart S
– also die maximale Laufzeit
der Pumpe in Prozent der Einschaltzeit – nicht überschritten wird.
Nicht zu vergessen ist das
Thema Explosionsschutz. Eine
Ausführung mit ATEX-Zulas-
eingegangen. Der Rückflussverhinderer allein ist kein
ausreichender Schutz. Er verhindert nur das Zurückfließen
von bereits gefördertem Abwasser – für aus der Kanalisation drückendes Wasser ist
er nicht ausgelegt. Wenn der
Verschluss undicht wird, muss
die Pumpe ständig laufen, sodass im schlimmsten Fall eine
Überflutung möglich ist.
Rückstauschleifen innerhalb von Gebäuden bergen
die Gefahr, dass sie zu niedrig verlegt werden, weil die
Deckenunterseite unter der
Rückstauebene sitzt. Für die
Berücksichtung einer korrekten Rückstauschleife bestehen im Außenbereich die
folgenden Möglichkeiten:
∑ in das Gebäude zurückführen,
∑ in einem Nebengebäude
(Garage, Geräteschuppen,
∂ Zulaufleitungen oberhalb von Abscheideranlagen sollten möglichst nah
am Abscheider mit einer
zusätzlichen Lüftungsleitung montiert werden.
sung ist bei fäkalienhaltigem
Abwasser ein Muss, bei anderen Abwässern im Einzelfall
zu prüfen.
Ohne Rückstauschleife kein
Rückstauschutz
∂ Beim Anschluss eines Fettabscheiders ist immer eine Doppelanlage zu
i­nstallieren. Außerdem darf die Lüftung nicht mit der zulaufseitigen Lüftungs­
leitung des Fettabscheiders verbunden sein.
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Abwasser-Hebeanlagen
schützen nur dann effektiv
gegen Rückstau, wenn eine
ausreichend
ausgebildete
Rückstauschleife vorhanden
ist. Doch gerade hier werden
teilweise aus Kostengründen,
teils aufgrund fehlender Abstimmung zwischen den beteiligten Gewerken oder aber
aus Unwissen Kompromisse
Müllhäuschen o. Ä.) aufstellen,
∑ einen Erdwall ausbilden
(Erdüberdeckung gemäß
den klimatischen Bedingungen).
Werden Leitungen in frostgefährdeten Bereichen installiert, wie in Garagen, so muss
die Druckleitung beheizt und
gedämmt werden.
IKZ-FACHPLANER · Heft 10 /2007
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∂ Die wichtigsten Normen für die Planung von Abwasserhebeanlagen.
Normen
Beschreibung
DIN EN 12050 Teil 1-4 Abwasserhebeanlagen für die Gebäude- und
Grundstücksentwässerung, Teil 1 bis 4
DIN EN 12056 Teil 1-5 Schwerkraftentwässerungsanlagen innerhalb von
Gebäuden, Teil 1- 5
DIN EN 752 Teil 1-7 Entwässerungssysteme außerhalb von Gebäuden, Teil
1 bis 7
DIN 1986 Teil 100
DIN EN 1825 Teil 1-2
DIN 4040 Teil 100
DIN EN 858 Teil 1-2
DIN 1999 Teil 100
Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke,
Teil 100: Bestimmungen in Verbindung mit DIN EN 752
und DIN EN 12056
Abscheideranlagen für Fette, Teil 1 bis 2
Abscheideranlagen für Fette, Teil 100:
Anforderungen an die Anwendung von Abscheideranlagen nach DIN EN 1825
Abscheideranlagen für Leichtflüssigkeiten
Abscheideranlagen für Leichtflüssigkeiten, Teil 100:
Anforderungen für die Anwendung von Abscheideranlagen nach DIN EN 858
Be- und Entlüftung sorgen für
Druckausgleich
Durch Faulprozesse entstehen in den Behältern der
Hebeanlage Gase. Um diese sicher abzuführen, benötigt jede Anlage eine ausreichende Entlüftung. Umgekehrt muss der Unterdruck
in dem Behälter, der beim
Abpumpvorgang entstehen
kann, ausgeglichen werden.
Die Lüftungsleitung kann wie
folgt ausgeführt werden:
∑ als separate Leitung über
Dach,
∑ als Neben- oder Sekundärlüftung über Dach,
∑ parallel zu einer außen liegenden Regenfallleitung
über Dach,
∑ mit einer Lüftungshaube
auf dem Grundstück.
Bei der Entlüftung der Hebeanlagen ist außerdem darauf zu achten, dass die Be-
Heft 10 /2007 · IKZ-FACHPLANER
wohner nicht von austretenden Gasen gestört werden.
Ein ausreichender Abstand zu
Fenstern, Türen und Nachbargrundstücken ist daher wichtig.
Rückstauschutz bei
Leichtflüssigkeitsabscheidern
Trotz eines hohen Gefährdungspotenzials wird insbesondere in Gewerbebetrieben
oftmals vergessen, Leichtflüssigkeitsabscheider nach DIN
EN 858 und DIN 1999-100 gegen Rückstau abzusichern.
Das Risiko liegt auf der Hand:
Tritt der Ernstfall ein, verunreinigen Öle und Benzin den
umliegenden Grund und Boden. Im Einzelfall ist auch die
Absicherung über einen Rückstauverschluss denkbar, nicht
jedoch, wenn das Gerät außen
aufgestellt ist oder das Gefälle
zur Grundleitung fehlt.
Ein besonderer Problemfall sind in diesem Zusammenhang nicht überdachte
Einzugsflächen, wie sie in
Fuhrparks auftreten. Je nach
Größe der Fläche können erhebliche Regenwassermengen
anfallen. Das große Bemessungsvolumen führt dann
zu erheblichen Problemen.
Eine Reduzierung der Einzugsfläche sowie der Einsatz
eines Bypasses, der das Wasser umleitet, sind dann sinnvolle Gegenmittel. Aus Sicherheitsgründen ist eine explosionsgeschützte Ausführung
notwendig, da bei Betriebsstörungen auch im Ablauf eine
gefährliche Atmosphäre entstehen kann.
Fettabscheider:
Störende Gerüche vermeiden
Ebenso häufig wird bei
Fettabscheidern nach DIN
EN 1825 und DIN 4040-100
der Rückstauschutz vergessen. Hierzu ist immer eine
Hebeanlage erforderlich. Besonders wichtig ist die Ausführung der Lüftungsleitung:
Um unangenehme Gerüche
zu vermeiden, darf auf keinen
Fall eine Verbindung zur zulaufseitigen Lüftungsleitung
eines Fettabscheiders vorhanden sein. Auch die besonderen
Anforderungen der Belüftung
eines Fettabscheiders müssen
berücksichtigt werden: Hat
die Zulaufleitung oberhalb
der Abscheider-Anlage auf
einer Länge von über zehn
Metern keine gesondert entlüftete Anschlussleitung, so ist
die Zulaufleitung so nah wie
möglich am Abscheider mit
einer zusätzlichen Lüftungsleitung zu versehen.
Soweit es möglich ist, sollten Hebeanlagen vor Fettabscheidern vermieden werden. In Sonderfällen ist der
Einsatz im Zulauf von geeigneten Verdrängerpumpen zur
schonenden Förderung (Minimierung der Emulsionsbildung) wie Schlauchhebe- oder
Schneckenpumpen akzeptabel. Ein besonderes Augenmerk ist in diesem Fall auf die
Ausführung der Lüftungsleitung zu legen.
Fazit
Die Ableitung von Schmutz
und Regenwasser mittels Abwasser-Hebeanlagen muss
nach den anerkannten Regeln
der Technik erfolgen. Dies erfordert die frühzeitige Erstellung eines ganzheitlichen
Entwässerungskonzeptes.
Neben der Lage der Rückstau­
ebene ist die Nutzung der einzelnen Gebäudeteile festzulegen und das resultierende Abwassernetz auf die baulichen
Gegebenheiten abzustimmen.
Erst dann sollte mit der klassischen Auslegung begonnen
werden. Auf die Vermeidung
aufgezeigter Fehler bei der
Projektierung ist zu achten.
Kleine Ursachen können oft
schwerwiegende Folgen nach
sich ziehen und nur mit gro­
ßem Sanierungsaufwand wieder korrigiert werden. Eine detailgenaue Planung ist daher
besonders wichtig. Zwar bietet die Summe der Hersteller
eine breite Palette von Standardanlagen an. Nicht immer aber ist die preiswerteste
Lösung auch die wirtschaftlichste. Hier empfiehlt sich
eine Gesamtkostenbetrachtung über die geplante Nutzungsdauer unter Einbeziehung der zu erwartenden Betriebs- und Folgekosten. Bei
der Auswahl von Hebeanlagen sollten die Verantwortlichen auf Hersteller zurückgreifen, die sowohl eine kompetente Projektbetreuung als
auch dauerhaften After-SalesService anbieten. ∂
B i l d e r : KESSEL GmbH
@ Internetinformationen:
www.kessel.de
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