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- Die Entwässerungsplanung ist ein Stiefkind der Sanitärplanung, denn im Gegensatz zu Trinkwassernetzen werden Abwasser- und Regenwasserleitungen häufig nach Erfahrungswerten bemessen. Das kann jedoch schnell zu Problemen führen.
- Programme für die Berechnung, Auslegung und Optimierung von Entwässerungsanlagen und -systemen für Gebäude und Grundstücke geben mehr Sicherheit. Außerdem kann Software das Verhältnis aus Planungsaufwand und Ertrag verbessern.
- Doch so einfach die Bedienung mittlerweile auch ist – wer Software nutzt, muss es mit Sachverstand tun. Denn ob alle Vorgaben der Norm entsprechen, prüft die Software in der Regel nicht.
Nicht nur aus hygienischen Gründen ist die Auslegung von Entwässerungsnetzen eine wichtige Planungsaufgabe in der Gebäudetechnik. Ungünstige Trassenführungen oder falsch dimensionierte Fall- und Sammelleitungen lassen sich nur mit großem Aufwand korrigieren. Das gilt auch für Durchbrüche, Aussparungen und Schlitze in Wänden und Geschossdecken sowie den baulichen Brandschutz. Schlecht positionierte Dachabläufe, falsch bemessene Regenrinnen oder Fallleitungen können erhebliche Bauschäden und sogar statische Probleme verursachen.
Um dies zu vermeiden, wurde die korrekte Planung und Berechnung von Schmutz- und Regenwasserleitungen in den europäischen Normenreihen DIN EN 12056 [1], [2] und DIN EN 752 [3] sowie der ergänzenden deutschen Norm DIN 1986-100 [4] festgeschrieben. Die darin definierten Berechnungsverfahren und hydraulischen Nachweise sind teilweise jedoch so aufwendig, dass aus wirtschaftlichen Gründen nur eine softwaregestützte Berechnung infrage kommt.
Was können die Planungsprogramme?
Prinzipiell lassen sich Abwassernetze auch mit Tabellen und Taschenrechner auslegen. Wird es komplexer, etwa bei Anlagen mit weit verzweigter Leitungsführung, inklusive Rückstausicherungen, Hebeanlagen, Abscheideranlagen etc. oder bei Anlagen mit Druckströmungsentwässerung wird die Planung schon aufwendiger. Kommen dann noch im Planungs- und Bauablauf Änderungen hinzu, ist eine Planung ohne Software vollends unwirtschaftlich.
Entwässerungsnetz-Planungssoftware unterstützt Fachingenieure bei der Berechnung, Auslegung und Optimierung von Entwässerungsanlagen und -systemen für Gebäude und Grundstücke und verbessert das Verhältnis aus Planungsaufwand und Ertrag Abb. 2. Berechnet werden auf Grundlage oben genannter Normen alle erforderlichen Nennweiten von Schmutz-, Regen-, Mischwasser- und Lüftungsleitungen, die Anschlusswerte der Entwässerungsgegenstände (DU), effektive Volumenströme (Qc), Pumpenströme (Qp), Regenspenden (r), respektive der Regenwasserabfluss (Qrw). Die Berechnungsergebnisse werden auf die Einhaltung von Mindestgefälle, Mindestgeschwindigkeit und Füllungsgrade entsprechend hydrodynamischer Fließformeln, abhängig vom Fließgefälle und den Fließwiderständen überprüft. Damit kann man nachweisen, dass die notwendige Leistungs- und Selbstreinigungsfähigkeit an jedem Punkt gegeben ist.
Mit der Berechnung wird ein Fließweg-Datenblatt erstellt, das alle wichtigen Berechnungsergebnisse enthält Abb. 3. Alle weiteren Fließwege werden entsprechend den hydraulischen Gegebenheiten nacheinander aufgelistet. Die jeweiligen Sohlhöhen der Teilstrecken werden auf der Grundlage des Gefälles vom Programm selbstständig ermittelt. Bei Bedarf berechnet das Programm auch auf Basis definierter Sohlhöhen das Gefälle der Teilstrecken selbstständig. Teilweise wird auch der Überflutungsnachweis nach DIN 1986-100 oder der Rückhalteraum bei Einleitungsbeschränkung ermittelt. Vorgegebene Nennweiten bestehender Gesamt- und Teil-Netze können rechnerisch überprüft und bei Sanierungen oder Anlagenerweiterungen einbezogen werden.
Individuell erweiterbare Stammdaten mit den erforderlichen Parametern für Rohre, Formstücke, Entwässerungsgegenstände, Regenwasserabflüsse, Regenereignisse, Belüftungsventile, Lüftungshauben, Dämmung etc. beschleunigen die Planung. Da in der Regel Trinkwasseranlagen (Hygienegerecht ausgelegte Trinkwasseranlagen, TGA 08-2013, Webcode 547276) mit Entwässerungsanlagen parallel geplant werden, können Trink- und Abwassernetze in einer Datei bearbeiten werden Abb. 4. Das erübrigt Mehrfacheingaben und ermöglicht Kollisionskontrollen, sodass kein Kanalstrang mit einem anderen Objekt des Abwasser-/Trinkwasser-Leitungsnetzes oder mit der Gebäude-Tragstruktur ins Gehege kommt. Werden auch andere haustechnische Gewerke mit derselben Software geplant, sind auch gewerkübergreifende Kollisionskontrollen möglich Abb. 5.
Teilweise wird die Planung auch auf mögliche Fehler oder eine Überschreitung von Grenzbedingungen geprüft, etwa die maximale Länge, maximale Anzahl von Bögen, die Absturzhöhe gemäß Tabellen 5 und 8 in DIN EN 12056-2 und Tabelle 5 in DIN 1986-100. Das Programm zeigt die Problemstellen auf und markiert sie.
Belüftungsventile mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung können in Anlagen mit Hauptlüftungssystemen als Ersatz für Umlüftungen oder indirekte Nebenlüftungen dienen. Bei Einsatz eines Belüftungsventils werden die Randbedingungen geprüft und gegebenenfalls Hinweise mit Bezug auf die Norm ausgegeben. Sonderbauteile, wie Rückstausicherungen, Hebeanlagen, Abscheideranlagen oder Anlagen zur Regenwasser-/Grauwassernutzung, werden bei der Planung in der Regel berücksichtigt, wobei sich dies bei einigen Programmen nur auf die Plangrafik, Konstruktion und Massenermittlung bzw. Stückliste bezieht, nicht aber auf die Auslegung und Berechnung. Andere Programme beziehen die jeweiligen technischen Parameter, wie Förderhöhe, Pumpenförderstrom etc. in die Berechnung mit ein. Nicht alle Programme berücksichtigen bei der Berechnung und Trassenführung eine eventuelle Dämmung von Regenwasser-Entwässerungsleitungen.
Alle Dateneingaben und Berechnungsergebnisse werden tabellarisch oder grafisch ausgegeben und dienen der Ausführung und Dokumentation der Anlage Abb. 6. Sie können ausgedruckt, als PDF-Datei ausgegeben oder über diverse alphanumerische Schnittstellen exportiert werden. Massenauszüge bilden die Grundlage für Leistungsverzeichnisse, die raum- oder gruppenweise unterteilt und für Dachabläufe, Entwässerungsgegenstände, Rohrleitungen, Formstücke, Zubehör etc. nach Nennweiten geordnet werden können. Der Materialauszug kann anschließend in eine Ausschreibungs-Software importiert oder in Excel nachbearbeitet werden.
Planung der Dachentwässerung
Besondere Sorgfalt erfordert die Dachentwässerungsplanung, denn in Verbindung mit den zunehmend unberechenbaren Wetterereignissen ist eine falsche Bemessung innen liegender Regenrinnen inzwischen eine häufige Bauschadensursache. Deshalb ist gemäß DIN EN 12056-3 und DIN 1986-100 ein hydraulischer Leistungsnachweis auf Basis des Gebäudestandortes und der örtlichen Niederschlagswerte des Deutschen Wetterdienstes zwingend. Aufgrund des Berechnungsaufwands empfiehlt sich die Verwendung darauf ausgerichteter Programme.
Bei der Berechnung wird prinzipiell zwischen vorgehängten und innen liegenden Rinnen unterschieden. Für vorgehängte Dachrinnen gilt der sogenannte Berechnungsregen r(5,5), der statistisch einmal in fünf Jahren innerhalb von fünf Minuten die Rinnen füllt. Innen liegende Rinnen werden nach dem Jahrhundertregen r(5,100) ausgelegt, der einmal in 100 Jahren innerhalb von 5 min die Kanalisationen flutet. Für die Ermittlung der erforderlichen Dachabläufe berücksichtigt die Software grundlegende Berechnungsparameter, wie den Regenwasserabfluss (Q), die abflusswirksame Dachfläche (A), der Abflussbeiwert (C) sowie die Fließweglänge (L). Ferner werden Rinnenwinkel, Rinneneinhang- bzw. Lötstutzen oder Laubfangkörbe als das Abflussvermögen der Rinne reduzierende Strömungswiderstände berücksichtigt. Zu Kontrollzwecken berechnen Programme die Mindestnennweite der weiterführenden Freispiegelleitung für einen bestimmten Füllungsgrad und ein bestimmtes Rohrsohlengefälle.
Noch heikler ist die Entwässerungsplanung bei Flachdächern Abb. 7. Hier kann eine unzureichende Konzeption und Dimensionierung nicht nur zu einer massiven Durchfeuchtung des Dachaufbaus und von Gebäudebauteilen, sondern auch zu statischen Problemen führen.
Unterschieden wird zwischen der konventionellen Freispiegel- und der Druckströmungsentwässerung. Letztere saugt durch die Schwerkraft das Regenwasser regelrecht von der Dachfläche, sobald sich eine bestimmte Wassermenge auf dem Dach anstaut und eine vollständige Füllung der Rohrleitung erreicht wird. Voraussetzung ist allerdings eine Mindest-Dachflächengröße (ab ca. 150 m2), eine Fallhöhe von mindestens 4 m, spezielle Dachabläufe und andere Randbedingungen.
Im Vergleich zu einer Freispiegelentwässerung kommt eine Druckströmungsentwässerung mit weniger Fall- und Grundleitungen aus. Die Rohrdimensionen sind geringer, was Material und Kosten spart. Zudem können Sammelleitungen unterhalb der Dachdecke ohne Gefälle platzsparend verlegt werden. Die Druckströmungsentwässerung bietet also Vorteile. Obwohl für eine sichere Funktion des Gesamtsystems eine präzise Berechnung zwingend erforderlich ist, unterstützen diese Art der Entwässerung nur wenige produktunabhängige Programme (beispielsweise Sanitär Professional von C.A.T.S. Software oder Analyse Waste Water von liNear). Das liegt unter anderem auch daran, dass Ablaufsystem-Hersteller die Planung und Berechnung kostenlos anbieten, sofern die jeweiligen Produkte verbaut werden.
So wird geplant
Geplant wird in der Regel auf Grundlage von per DXF- oder DWG-Schnittstelle eingelesenen Architektenpläne. Bei einigen Programmen können auch gescannte Papierpläne als Planungsgrundlage hinterlegt werden. In der Regel werden zunächst im Rahmen der Sanitär-/Trinkwasseranlagenplanung die Sanitärgegenstände eingefügt und stehen somit auch für die Entwässerungsanlagen-Planung zur Verfügung. Die Trassenführung der Abflussleitungen wird mit einer Polylinie im Grundriss, Schnitt (Strangschema) oder in der Isometrie vorgegeben Abb. 8. Zum Zeichnen wird das Modell einfach interaktiv in die günstigste Lage gedreht.
Die Leitungen werden dann auf Basis dieses Ein-Strich-Modells automatisch generiert Abb. 9. Parallel werden die Leitungslängen ermittelt und die Leitungsart definiert. Die Art der Leitung (Schmutz-, Misch-, Regenwasser- oder Lüftungsleitungen) erkennt das Programm aus der jeweiligen Anschlusssituationen und der Leitungsführung ebenso automatisch, wie die Lüftungsart (Haupt-, Sekundär-, Neben- und Umlüftungen, Belüftungsventile und Lüftungshauben). Werden neue Sanitärgegenstände eingefügt oder bestehende verändert, passt sich die Leitungsführung selbstständig an. Anlagenteile lassen sich kopieren und werden an der neuen Position automatisch an das Hauptleitungsnetz angebunden, was den Nachbearbeitungsaufwand bei Änderungen reduziert Abb. 10.
Änderungen innerhalb der Berechnung werden automatisch von der Zeichnung übernommen. So lassen sich auch Rohrmaterialien oder -durchmesser einfach per Mausklick ändern. Da im Geschosswohnungsbau die Anordnung der Verbraucher auf den Etagen meist identisch ist, werden einmal definierte Einheiten inklusive aller Parameter mehrfach kopiert. Wird in einem Bestandsgebäude ein vorhandenes Abwassernetz erweitert und sollen Rohrleitungsabschnitte weiter genutzt werden, ist auch eine Eingabe feststehender Nennweiten und Gefälle von Teilstrecken möglich.
Das bietet der Markt
Programme für die Auslegung von Abwassernetzen gibt es viele (siehe Info-Kasten). Produktspezifische Berechnungsprogramme (beispielsweise ProPlanner von Geberit, HSE von Uponor, Viptool Engineering von Viega) sind häufig für die Anforderungen von Fachhandwerkern zugeschnitten. Auch produktspezifische Online-Berechnungshilfen gibt es: http://www.rheinzink.de/service/technischer-service/rinnenberechnung. Teilweise verwenden Rohrhersteller für die Berechnungsdienstleistung auch eigene Software (beispielsweise Aquaperfect von Düker), die allgemein nicht erhältlich ist.
Kommerziell vertriebene Lösungen sind grundsätzlich produktübergreifend. Dazu gehören numerische Berechnungsprogramme mit grafischer Darstellung, CAD-Programme mit aufgesetzten Berechnungsmodulen (So finden Sie die „Richtige“, TGA 10-2012, Webcode 377088) sowie CAE-Lösungen mit integrierter Kalkulation (Was ist schneller – CAE oder CAD?, TGA 02-2009, Webcode 235609). Die meisten Programme sind inzwischen so einfach bedienbar, dass mit möglichst wenigen Eingaben kleine und einfache, aber auch große und komplexe Entwässerungsanlagen ausgelegt werden können Abb. 11. Am häufigsten verbreitet sind umfassende, im Paket erhältliche Sanitär-Lösungen, die parallel auch die Planung von Trinkwasseranlagen ermöglichen.
Man muss wissen, was man tut…
Aufgrund der komplexen Berechnungsvorgaben durch Normen, Richtlinien und Technische Vorschriften ist eine Dimensionierung von Entwässerungsnetzen von Hand aus wirtschaftlicher Sicht und wegen der Fehleranfälligkeit nicht vertretbar. Das gilt insbesondere für die Dachentwässerung und auch im Hinblick auf die Planungssicherheit. Doch wer Software zur Entwässerungsplanung einsetzt, muss wissen, was er tut und was den Normvorgaben entspricht, denn das prüft die Software nicht oder nur teilweise. Dazu gehört etwa die Regenwasserableitung auf tiefer liegende Dächer (Kaskadenentwässerung) oder die Zusammenführung von Abläufen mit unterschiedlichem Höhenniveau bei Anlagen mit Druckströmungsentwässerung. Marian Behaneck
Fachberichte und Produktmeldungen zu diesem Thema enthält das TGAdossier Entwässerung: Webcode 1051
Literatur und Quellen (Auswahl)
[1] DIN EN 12056-2 Schwerkraftentwässerungsanlagen innerhalb von Gebäuden – Teil 2: Schmutzwasseranlagen, Planung und Berechnung. Berlin: Beuth Verlag, Januar 2001
[2] DIN EN 12056-3 Schwerkraftentwässerungsanlagen innerhalb von Gebäuden – Teil 3: Dachentwässerung, Planung und Bemessung. Berlin: Beuth Verlag, Januar 2001
[3] DIN EN 752 Entwässerungssysteme außerhalb von Gebäuden. Berlin: Beuth Verlag, April 2008
[4] DIN 1986-100 Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke – Teil 100: Bestimmungen in Verbindung mit DIN EN 752 und DIN EN 12056. Berlin: Beuth Verlag, Mai 2008; Im November 2013 erscheint dazu der Norm-Entwurf DIN 1986-100/A1
[5] Ishorst, B.: Vollgefüllt und ohne Gefälle. Stuttgart: Gentner Verlag, SBZ 10-2012
[6] IZEG Informationszentrum Entwässerungstechnik Guss e.V. (Hrsg.): Planung und Ausführung von Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke. Bonn: Eigenverlag, 2012, Download: http://www.izeg.de/pdf/IZEG-Tech-Info-Gesamt.pdf
[7] Scheele, J.: Bemessung von Schmutzwasserleitungen im System nach DIN EN 12056-2 und DIN 1986-100. Witten, 2008, Download: http://www.sbz-monteur.de/wp-content/uploads/2011/03/Download-Bemessung-von-Schmutzwasserleitungen.pdf
[8] Wilo AG (Hrsg.): Abwassertechnik Planungshandbuch. Dortmund: Eigenverlag, 2005
Produkte und Anbieter (Auswahl)
AX 3000 Heizung-Sanitär http://www.ax3000.at
C.A.T.S. Sanitär Professional http://www.cats-software.com
DDS-CAD SHKL http://www.dds-cad.de
Dendrit Studio http://www.dendrit.de, http://www.kemper-olpe.de
Entwässerung DIN EN 12056/752 http://www.solar-computer.de
Geberit ProPlanner http://www.geberit.com
Haustech-CAD Sanitär http://www.bausoft.ch
HT2000-CAE Abwasser http://www.willms.de
liNear Analyse Waste Water http://www.linearweb.de
MagiCAD http://www.magicad.com/de
FM-Drain http://www.friedrich-datentechnik.de
mh-SANcalc/AB http://www.mh-software.de
pit-CAD Heizung/Sanitär http://www.pit.de
Plancal nova Sanitär Abwasser http://www.plancal.de
Raucad http://www.rehau.de
Rheinzink Online-Rinnenberechnung http://www.rheinzink.de
Rikon-HSR http://www.tacos-gmbh.de
SSS2000 Abwasserinstallation DIN EN 12056-2 http://www.sss2000.de
TriCAD MS Sanitär https://venturisit.de/
Viptool Engineering https://www.viega.de/de/homepage.html
