DE102012004754A1

DE102012004754A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Dachentwässerung in Form einer Hauptentwässerung und einer Notentwässerung

Info

Publication number: DE102012004754A1
Application number: DE201210004754
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2013-09-12
Also published as: EP2636812A1

Abstract

Bei einer Dachentwässerung in Form einer Haupt- und Notentwässerung, bei der die Hauptentwässerung in einen Sammelkanal (7) mittels einer Verbindungsleitung (6, 6.1, 6.2) erfolgt, die mit einer Einlauföffnung (5) versehen ist, oberhalb derer sich Wasser auf einer Fläche (3) anstauen kann und die mit einem zum Sammelkanal (7) gerichteten Leitungsstück (14) mit einem vorgegebenen freien Querschnitt bis zu einer Grenzanstauhöhe als Freispiegelablauf ausgebildet ist, wird zur Vermeidung einer Vollfüllung des Leitungsstücks (14) durch die Einlauföffnung (5) hindurch mit einem Luftleitungsstück (13) Luft in das Leitungsstück (14) eingeleitet und dass mit einer lokalen Verkleinerung des freien Querschnitts der Einlauföffnung (5) oder des Leitungsstücks (14) die durch das Leitungsstück strömende Wassermenge auch bei Überschreitung der Grenzanstauhöhe so begrenzt, dass sich stromabwärts der Verkleinerung des freien Querschnitts immer eine Freispiegelströmung ergibt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dachentwässerung in Form einer Hauptentwässerung und einer Notentwässerung, bei dem die Hauptentwässerung in einen Sammelkanal mittels einer Verbindungsleitung erfolgt, die mit einer Einlauföffnung versehen ist, oberhalb derer sich Wasser auf einer Fläche anstauen kann und die mit einem zum Sammelkanal gerichteten Leitungsstück mit einem vorgegebenen freien Querschnitt bis zu einer Grenzanstauhöhe als Freispiegelablauf ausgebildet ist.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Dachentwässerung in Form einer Hauptentwässerung und einer Notentwässerung, bei der die Hauptentwässerung mit einem Freispiegelablauf mit einer Einlauföffnung in oder unterhalb einer Fläche, auf der sich das Wasser anstauen kann, und mit einem sich daran anschließenden Leitungsstück erfolgt, das zur Verbindung der Einlauföffnung mit einem Sammelkanal zum Sammelkanal gerichtet ist, wobei der Freispiegelablauf und das Leitungsstück so dimensioniert sind, dass bis zu einer durch eine vorgegebene Grenzstauhöhe bestimmten Grenzablaufleistung ein Freispiegelablauf gewährleistet ist.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Ableitung von Wasser von einem Dach in einen Sammelkanal, der eine Grundleitung der Wasserkanalisation einer Gemeinde ist. Dabei ist in der Dachfläche – mit einem oder ohne einen Sammeltopf – wenigstens eine Einlauföffnung vorgesehen, die mit einer Verbindungsleitung direkt mit dem Sammelkanal verbunden sein kann. Es ist aber auch möglich, das vom Dach abgeführte Wasser in einen Zwischenbehälter einlaufen zu lassen und von dort mit einer vertikalen Leitung in den Sammelkanal abzuführen. Der Zwischenbehälter kann insbesondere bei einem durch eine Attika geführten Dachablauf ein Sammelkasten sein, der an der Fassade des Gebäudes angeordnet ist. Insbesondere bei größeren Anlagen kann das Wasser, insbesondere von mehreren Einlauföffnungen, in einem als Tosbecken fungierenden Zwischenbehälter eingeleitetet werden, um von dort mit dem Freispiegelablauf in den Sammelkanal eingeleitet zu werden. Die Dimensionierung der Einlauföffnung und des sich daran anschließenden Leitungsstücks erfolgt dabei so, dass bis zu einer vorgegebenen Grenzanstauhöhe ein Freispiegelablauf sichergestellt ist. Bei einem Freispiegelablauf läuft das Wasser in dem Leitungsstück aufgrund seines Gewichts nach unten. In dem Leitungsstück befindet sich dabei eine durchgehende Luftsäule, über die der Druck in dem Leitungsstück auf Atmosphärendruck gehalten wird. Freispiegelabläufe werden insbesondere in bewohnten Gebäuden bevorzugt verwendet, weil mit ihnen die geräuschärmste Ableitung des Wassers in den Sammelkanal möglich ist.
Eine Alternative zum Freispiegelablauf ist die Druckströmung, bei der sich das an die Einlauföffnung angeschlossene Leitungsstück mit dem Wasser bzw. einem Wasser-Luft-Gemisch vollfüllt, sodass sich eine Flüssigkeitssäule ausbildet, in der ein Druckausgleich nicht mehr möglich ist. Die Flüssigkeitssäule führt zu einem Unterdruck in der Einlauföffnung, sodass mit einer ansaugenden Strömung erheblich größere Durchflussmengen durch das Leitungsstück realisierbar sind. Wasserabläufe, die für Druckströmungen vorgesehen sind, werden üblicherweise nicht als Normalabläufe für Wohngebäude verwendet, da durch die Druckströmung und durch die Ansaugströmung auf der zu entwässernden Fläche eine erhebliche Geräuschentwicklung entstehen kann.
Die Entwässerung eines Daches bzw. einer vergleichbaren wasseranstauenden Fläche erfolgt üblicherweise mit wenigstens einer Einlauföffnung mit einem angeschlossenen vertikalen Leitungsstück in einer solchen Dimensionierung, dass ein Freispiegelablauf bei einer Normalbelastung stattfindet. Die Dimensionierung des Freispiegelablaufs erfolgt nach genormten Vorschriften derart, dass eine normal anfallende Wassermenge durch den Freispiegelablauf abtransportiert werden kann, sodass ein übermäßiges Anstauen des Wassers auf der zu entwässernden Fläche, insbesondere Dachfläche, vermieden wird. Für den Fall, dass aufgrund eines Starkregens unvorhergesehene Wassermengen auf der Fläche angesammelt werden oder die vorgesehene Ablaufvorrichtung die berechnete Leistungsfähigkeit aufgrund einer Verschmutzung, Verstopfung o. ä. nicht erbringt, müssen insbesondere bei Dachflächen Maßnahmen vorgesehen sein, die ein übergroßes Anstauen des Wassers auf der Fläche verhindern. Hierfür werden beispielsweise redundante zweite Abläufe vorgesehen, insbesondere jedoch Notabläufe oder Notüberläufe. Notabläufe und Notüberläufe werden erst wirksam, wenn mit dem Wasser auf der Fläche ein Wasseranstaugrenzwert überschritten wird. Die Notentwässerung ist für eine hohe Ablaufleistung ausgelegt und führt das Wasser nicht in den Sammelkanal ab, sondern zunächst außerhalb der Kanalisation gefährdungsfrei auf eine Freifläche o. dgl.. Auf diese Weise wird erreicht, dass eine verstopfte Verbindungsleitung zum Sammelkanal die Notentwässerung nicht außer Kraft setzt, sodass eine statische Überlastung des Gebäudes aufgrund einer über-großen Wasseranstauhöhe auf der Fläche vermieden wird. Bei einem Notüberlauf fällt das Wasser unkontrolliert über eine Wehrkante in der Höhe des Wasseranstaugrenzwerts. Bei einem Notablauf ist an eine Ablaufvorrichtung eine Leitung angeschlossen, die entweder sehr groß dimensioniert ist oder vorzugsweise zur Ausbildung einer Druckströmung ausgebildet ist. Da die Notablaufvorrichtung nur in Ausnahmefällen wirksam wird, können die damit verbundenen, nur selten auftretenden Geräuschbelästigungen toleriert werden.
Bei einem Entwässerungssystem, das wenigstens einen Normalablauf in Form des Freispiegelablaufs und wenigstens eine Notentwässerung aufweist, die erst wirksam wird, wenn das angestaute Wasser eine Wehrkante in der Höhe des Wasseranstaugrenzwerts übersteigt, ist der Normalablauf so dimensioniert, dass bis zum Erreichen des Wasseranstaugrenzwerts eine Freispiegelströmung gewährleistet ist. Überschreitet der Wasserstand auf der Fläche den Wasseranstaugrenzwert, wird die Notentwässerung wirksam. Diese führt aber nicht zu einer sofortigen Beendigung des zunehmenden Wasseranstaus. Die Notentwässerung ist üblicherweise so dimensioniert, dass mit der Notentwässerung ein Ansteigen über den Wasseranstaugrenzwert erfolgt, dann aber das Ansteigen gestoppt wird. Der über den Wasseranstaugrenzwert hinausgehende Anstieg der Wasseranstauhöhe auf der Fläche führt dazu, dass auch die für den Freispiegelablauf dimensionierte Einlauföffnung mit einer wesentlich größeren Wasseranstauhöhe beaufschlagt wird. Die über der Einlauföffnung stehende vergrößerte Wassermenge führt zu einer erhöhten Abflussmenge durch das an die Einlauföffnung angeschlossene Leitungsstück. Da das Leitungsstück für eine derartige erhöhte Durchflussmenge nicht dimensioniert ist, kann es zu einem Vollfüllen des Leitungsstücks kommen, wodurch eine Druckströmung an dieser Einlauföffnung einsetzt. Durch die Druckströmung wird daher eine wesentlich größere Menge Wasser durch die Einlauföffnung in den Sammelkanal geleitet, als sie für den Normalfall vorgesehen ist. Ist der Grund für die größere Anstauhöhe des Wassers auf der Fläche ein Starkregen, findet dieser Vorgang auch bei allen übrigen Einlauföffnungen statt, die Wasser in den Sammelkanal einleiten. Dadurch kommt es zu einer schnellen Überlastung des Sammelkanals und zu unerwünschten Auswirkungen, die bis zum Hochdrücken von Gullydeckeln, Überschwemmen von Straßen usw. reichen können.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Freispiegelablauf so auszubilden, dass auch bei größeren Anstauhöhen das Auftreten einer Druckströmung sicher vermieden wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung einer Vollfüllung des Leitungsstücks Luft mit einem Luftleitungsstück durch die Einlauföffnung hindurch in das Leitungsstück eingeleitet wird und dass mit einer lokalen Verkleinerung des freien Querschnitts der Einlauföffnung oder des Leitungsstücks die durch das Leitungsstück strömende Wassermenge auch bei Überschreitung der Grenzanstauhöhe so begrenzt wird, dass sich stromabwärts der Verkleinerung des freien Querschnitts immer eine Freispiegelströmung ergibt.
Durch die vorliegende Erfindung wird somit einerseits die in das Leitungsstück einströmende Wassermenge durch eine Verengung des freien Querschnitts der Einlauföffnung begrenzt und andererseits durch die Einlauföffnung hindurch Luft eingeleitet, sodass ein Druckausgleich zwischen dem Leitungsstück und der Umgebung gewährleistet ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die beiden Maßnahmen durch dasselbe Bauteil, nämlich das Luftleitungsstück bewirkt, indem das Luftleitungsstück in die Einlauföffnung ragt und so den freien Querschnitt der Einlauföffnung verkleinert.
Die beiden Maßnahmen sind in ihrer Kombination wichtig. Selbstverständlich könnte die Vollfüllung des Leitungsstücks unterhalb der Einlauföffnung durch Strömungsbehinderungen vermieden werden. Beispielsweise könnte die Einlauföffnung gegenüber dem Querschnitt des Leitungsstücks verkleinert ausgebildet sein. Hierdurch käme es jedoch zu einem Luftabschluss, der durch das strömende Wasser im Leitungsstück eine Unterdruckausbildung zur Folge hätte. Dies wird mit der erfindungsgemäßen Kombination der Strömungsbegrenzung mit der Luftzuführung über das Luftleitungsstück vermieden.
Die Luft wird mit dem Luftleitungsstück vorzugsweise zentrisch in die Ablauföffnung eingeleitet, sodass sich eine ringförmige Einlauföffnung für das in das Leitungsstück einströmende Wasser ausbildet. Auf diese Weise entsteht eine Ringströmung entlang der Wandung des vertikalen Leitungsstücks um eine mittige Luftsäule herum. Eine derartige Ablaufströmung ist besonders geräuscharm. Die Zuleitung der Luft über das Luftleitungsstück erfolgt vorzugsweise vollständig wasserfrei, wodurch ebenfalls störende Wassergeräusche vermieden werden.
Die Erfindung ist bevorzugt auch dann einsetzbar, wenn der Freispiegelablauf als Normalablauf die Verbindung zum Sammelkanal herstellt, über einen Wasseranstaugrenzwert hinaus angestautes Wasser jedoch mittels eines Notablaufs oder eines Notüberlaufs abgeleitet wird, wobei die Ableitung nicht in den Sammelkanal erfolgt. In allen derartigen Systemen, die oben bereits näher erläutert worden sind, kann die vorliegende Erfindung mit Vorteil eingesetzt werden.
Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Entwässerungsvorrichtung der eingangs erwähnten Art ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, ein Luftleitungsstück durch die Einlauföffnung hindurch in das Leitungsstück mündet und dass eine lokale Querschnittsverengung der Einlauföffnung und/oder des Leitungsstücks zur Begrenzung der Ablaufleistung auf maximal die Grenzablaufleistung so vorgesehen ist, dass im Anschluss an die Querschnittsverengung ein ursprünglicher freier Leitungsquerschnitt vorhanden ist.
Das Luftleitungsstück hat die Aufgabe, einen Druckausgleich zwischen dem Innern des Leitungsstücks und der Umgebung zu ermöglichen, sodass sich innerhalb des Leitungsstücks kein Unterdruck ausbilden kann. Daher muss das Luftleitungsstück eine Öffnung aufweisen, die sich außerhalb der möglichen Wassermenge auf der Fläche befindet. Besonders einfach lässt sich dies realisieren, wenn das Luftleitungsstück eine Öffnung oberhalb einer maximal auf der Fläche möglichen Anstauhöhe des Wassers aufweist. In diesem Fall kann das Luftleitungsstück ein Rohrstück sein, dessen oberes Ende die Öffnung aufweist. Dieses Rohrstück kann beispielsweise gerade ausgeführt sein.
Bei der erfindungsgemäßen Entwässerungsvorrichtung ist vorzugsweise der Freispiegelablauf mit wenigstens einem Notablauf oder Notüberlauf kombiniert, sodass ein Ansteigen des Wassers über eine maximal zulässige Höhe aufgrund der Wirkung des Notablaufs oder Notüberlaufs verhindert wird.
Die Erfindung soll im Folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Entwässerungsvorrichtung mit einem Normalablauf in einen Sammelkanal und einem Notablauf ins Freie;
2 eine schematische Darstellung eines als Freispiegelablauf ausgebildeten Normalablaufs aus 1;
3 eine graphische Gegenüberstellung Ablaufkurven;
4 eine schematische Darstellung einer Variante des Normalablaufs;
5 eine schematische Darstellung eines Normalablaufs in einen Sammelkasten für eine Entwässerung durch eine Attika hindurch;
6 eine schematische Darstellung des Ablaufs in dem Sammelkasten;
7 eine schematische Darstellung der Entwässerung des Dachs mit einem zwischengeschalteten Schacht, aus dem das Wasser in den Sammelkanal geleitet wird;
8 eine schematische Darstellung einer Dachentwässerung bei Normalbelastung mit mehren Einlauföffnungen, deren abgelaufenes Wasser in einen Tosraum gelangt, aus dem das Wasser mittels Freispiegelströmung in den Sammelkanal geleitet wird;
In 1 ist schematisch ein Gebäude 1 dargestellt, das eine allseitig mit einer Aufkantung (Attika) 2 versehene Dachfläche als Fläche 3 aufweist. Auf der wasserundurchlässigen Dachfläche 3 kann sich Wasser 4 anstauen.
Für die normale Dachentwässerung ist eine Einlauföffnung 5 in eine Verbindungsleitung 6 vorgesehen, die das Wasser 4 vertikal nach unten transportiert und in einen Sammelkanal 7 mündet, der zur Kanalisation der zuständigen Gemeinde führt oder Teil dieser Kanalisation ist.
In 1 ist ferner ein Notablauf 8 dargestellt, der eine Einlauföffnung 9 aufweist, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in der Dachfläche 3 angeordnet ist. An die Einlauföffnung 9 schließt sich eine Ablaufleitung 10 an, die mit einer freien Mündungsöffnung 11 Wasser ins Freie ableitet, sodass das durch den Notablauf 8 abgeleitete Wasser nicht direkt in den Sammelkanal 7 gelangt. Die Einlauföffnung 9 ist ringförmig von einem Wehr 12 umgeben, dessen Höhe H einer Wasseranstauhöhe entspricht, bis zu der auf der Dachfläche 3 angestautes Wasser 4 nicht über den Notablauf abgeführt wird, sondern ausschließlich durch den die Einlauföffnung 5 aufweitenden Normalablauf oder Hauptablauf 15.
In 1 ist die Anstauhöhe des die Einlauföffnung 9 des Notablaufs 8 umgebenden Wehrs 12 durch eine untere Wasserschicht 41 gekennzeichnet. Die Anstauhöhe der Wasserschicht 41 entspricht der berechneten Stauhöhe, für die durch den Hauptablauf 15 aufgrund der Dimensionierung der Einlauföffnung 5 und der sich anschließenden Verbindungsleitung 6 ein Freispiegelablauf gewährleistet ist.
Erst wenn eine die Höhe des Wehrs 12 übersteigende Wasserschicht 42 entsteht, wird der Notablauf 8 durch das über die obere Kante des Wehrs 12 einfallende Wasser wirksam. Die Größe der Einlauföffnung 9 und der Durchmesser der Ablaufleitung 10 kann so dimensioniert sein, dass schnell eine Vollfüllung der Ablaufleitung erfolgt, sodass durch die Ablaufleitung 10 eine Unterdruckströmung verwirklicht wird, mit der eine hohe Abströmleistung für das Wasser 4 erreicht wird. Dadurch wird sichergestellt, dass die Anstauhöhe der oberen Wasserschicht 42 einen für die Statik des Gebäudes 1 kritischen Wert h_max nicht überschreitet.
Wie 1 verdeutlicht, befindet sich die obere Wasserschicht 42 auch über der Einlauföffnung 5 und der Verbindungsleitung 6 des Hauptablaufs 15. Ohne zusätzlichen Maßnahmen kann die größere Anstauhöhe über der Einlauföffnung 5 zu einer erheblichen Vergrößerung der Ablaufleistung durch die Verbindungsleitung 6 führen, durch die die Verbindungsleitung vollgefüllt wird, sodass eine Unterdruckströmung durch die Verbindungsleitung entstünde. Diese würde zu einem stark erhöhten Wassereintrag in den Sammelkanal 7 führen. Wenn dies an vielen Abläufen von zahlreichen Gebäuden passiert, die an denselben Sammelkanal 7 angeschlossen sind, können diesem bzw. der mit ihm verbundenen Kanalisation so große Wassermengen zugeführt werden, dass der Sammelkanal 7 bzw. die Kanalisation das Wasser nicht mehr ableiten können, wodurch es zu einem Stauwasserpegel innerhalb der vertikalen Leitungen kommt, die mit der Kanalisation verbunden sind. Es kann daher ein Rückstau in den Verbindungsleitungen 6, aber auch ein Ansteigen des Wasserpegels in Gullyschächten o. dgl. auftreten.
Um eine derartige Überlastung des Sammelkanals 7 bzw. der damit verbundenen Kanalisation zu vermeiden, ist erfindungsgemäß ein Luftleitungsstück 13 vorgesehen, das in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem geraden Rohrstück besteht. Das Luftleitungsstück ragt mit einem unteren Ende in die Einlauföffnung 9 und ein sich daran anschließendes Leitungsstück 14 der Verbindungsleitung 6 hinein. Ein oberes Ende des Luftleitungsstücks 13 ragt über die Wasserschichten 41, 42 hinaus, sodass das innere des Luftleitungsstücks 13 mit der Außenluft oberhalb des Wassers 4 in Verbindung steht.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ragt das Luftleitungsstück 13 konzentrisch in das Leitungsstück 14 der Verbindungsleitung 6 hinein. Der Außendurchmesser des Luftleitungsstücks 13 bestimmt daher eine Querschnittsfläche, mit der der freie Querschnitt der Einlauföffnung 9 für das einlaufende Wasser 4 verringert wird. Gleichzeitig wird durch das Innere des Luftleitungsstücks 13 ein Druckausgleich in dem Leitungsstück 14 der Verbindungsleitung 6 herbeigeführt, sodass sich in der Verbindungsleitung 6 unterhalb der Einlauföffnung kein Unterdruck ausbilden kann. Das ringförmig in das Leitungsstück 14 der Verbindungsleitung 6 einströmende Wasser 4 wird an der Innenwandung der Verbindungsleitung 6 als Ringströmung um eine mittige Luftsäule herum in den Sammelkanal 7 geleitet. Die Verringerung des freien Querschnitts der Einlauföffnung 5 durch das Luftleitungsstück 13 verhindert, dass in das Leitungsstück 14 der Verbindungsleitung 6 auch bei einer größeren Wasseranstauhöhe durch die aufgebaute obere Wasserschicht 42 soviel Wasser einströmen kann, dass sich eine Vollfüllung der Verbindungsleitung unterhalb der Einlauföffnung 5 ergibt. Demzufolge wird durch das Luftleitungsstück 13 auch bei beliebig großen Anstauhöhen des Wassers 4 oberhalb der Einlauföffnung 5 sichergestellt, dass in der Verbindungsleitung 6 eine Freispiegelströmung erhalten bleibt, solange das Luftleitungsstück 13 eine kommunizierende Luftverbindung zur Umgebung herstellt.
Dadurch wird deutlich, dass das Luftleitungsstück 13 nicht als gerades Rohrstück ausgebildet sein muss, das lediglich eine besonders einfache und vorteilhaft zu realisierende Ausführungsform darstellt. Das Luftleitungsstück 13 kann auch beispielsweise durch ein flexibles Schlauchstück gebildet sein, welches innerhalb der unteren Wasserschicht 41 abgedichtet durch die Aufkantung 2 geführt ist, um mit dem durch die Aufkantung 2 ragenden Ende mit der Umgebungsluft zu kommunizieren.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Anordnung aus 1. Der dort dargestellte Hauptablauf 15 besteht aus einem vertikalen Rohrstück 16, das in ein ringförmiges horizontales Flanschstück 17 einmündet. Das Rohrstück 16 bildet einen Teil des Leitungsstücks 14 und wird mit dem Flanschstück 17 in die Dachkonstruktion eingesetzt. Ein entsprechendes ringförmiges oberes Flanschstück 18 lässt sich mit Schrauben 19 mit dem unteren Flanschstück 17 verbinden, wobei zwischen dem unteren horizontalen Flanschstück 17 und dem oberen Flanschstück 18 eine Dachhaut 20 eingespannt wird, sodass sich eine abgedichtete Befestigung des Ablaufs 15 ergibt. An dem oberen Flanschstück 18 ist eine Haube 21 in Form eines nach unten offenen Topfes befestigt. In vertikalen Seitenwänden 22 der Haube 21 befinden sich Wasser- und Lufteintrittsschlitze 22', die eine Siebfunktion gegen Kies, Laub und sonstige Verunreinigungen ausüben. In das Rohrstück 16 ragt zentrisch das Luftleitungsstück 13 in Form eines geraden Rohrabschnitts hinein. Das Luftleitungsstück 13 erstreckt sich bis in den oberen Bereich der Haube, sodass die obere Stirnseite des rohrförmigen Luftleitungsstücks 13 eine Mündungsöffnung 23 für Luft ausbildet. Die Höhe der Mündungsöffnung 23 befindet sich oberhalb eines maximal möglichen Wasserstands auf der durch die Dachhaut 20 gebildeten Dachfläche 3.
2 lässt erkennen, dass zwischen einem Außendurchmesser d des Luftleitungsstücks 13 und einem Innendurchmesser D des Rohrstücks 16 (entsprechend dem Innendurchmesser des Leitungsstücks 14 der Verbindungsleitung 6) ein Ringraum 24 entstanden ist, der den nunmehr freien Einlaufquerschnitt für das Wasser 4 bildet, der deutlich kleiner ist als der freie Querschnitt der Einlauföffnung 5 ohne das eingesetzte Luftleitungsstück 13. Durch diese Verkleinerung des freien Querschnitts wird die durch den Ablauf 15 abtransportierbare Wassermenge auf einen Wert begrenzt, der einen Freispiegelablauf unabhängig von der Höhe der oberen Wasserschicht 42, also auch bei einer wesentlichen Überschreitung der Höhe H – jedenfalls bis zur maximalen Wasserhöhe h_max – der unteren Wasserschicht 41, für die der Ablauf 15 ausgelegt ist, sicherstellt.
2 verdeutlicht, dass der Hauptablauf 15 die Aufgabe löst, eine Überlastung des Sammelkanals 7 auch bei einem starken Anstieg der Anstauhöhe auf der Dachfläche 3 zu verhindern, da die durch die Verbindungsleitung 6 abfließende Wassermenge durch den Hauptablauf 15 begrenzt wird. Dieses Ergebnis ist zunächst unabhängig davon, ob für das Entwässerungssystem der Dachfläche 3 eine Notentwässerung in irgendeiner Form vorgesehen ist oder nicht. In 2 ist der Notablauf 8 in Form eines herkömmlichen Ablaufs dargestellt, mit dem Wasser ins Freie abgeleitet wird.
Für ein in herkömmlicher Technik als Freispiegelablauf konzipierter Hauptablauf 15 stellt die Freispiegelströmung eine Überfallströmung dar, die bei normaler Wasserhöhe auf dem Dach eine offene Strömung über den Umfang des herkömmlichen Hauptablaufs mit dem Durchmesser D bei hinreichend großem Luftstrom ausgebildet ist. Dabei entsteht allerdings der Nachteil, dass der zusätzliche Anstieg der Wasserhöhe auf dem Dach vom Wasseranstaugrenzwert H bis zur maximalen Wasserhöhe hmax am Hauptablauf 15 zu einer ungewollten geschlossenen Strömung mit zu geringem Luftstrom und starker Überlastung der Freispiegelströmung in der Hauptentwässerung führen kann.
Eine Freispiegelströmung mit einem herkömmlichen Hauptablauf lässt sich als Überfallströmung mit der Überfallströmungsgleichung (1) gemäß Poleni beschreiben:
3 zeigt eine entsprechende Abflusskurve entsprechend einer Wurzelfunktion mit degressivem Anstieg der Abflusskurve für die Abflussmenge in Abhängigkeit von der Wasserhöhe h auf dem Dach.
Der erfindungsgemäße Hauptabfluss 15 mit dem in die Einlauföffnung 5 ragenden Luftleitungsstück 13 verringert den freien Querschnitt der Einlauföffnung, sodass dann, wenn dieser freie Querschnitt durch das ablaufende Wasser aufgrund der Anstauhöhe h luftfrei gefüllt ist, der Wasserablauf in Form einer Behälterausflussströmung nach der Behälterausflussgleichung (2) gemäß Torricelli beschrieben werden kann.
Somit ergibt sich eine Abflusskurve II, die in 3 eingezeichnet ist.
Wenn in einem Beispiel davon ausgegangen wird, dass der Wasseranstaugrenzwert H 35 mm betragen soll, sodass der Notablauf 8 eine Wehrhöhe von 35 mm aufweist, besteht eine übliche Auslegung des Hauptablaufs 15 darin, dass am Hauptablauf 15 4,5 l/s abgeführt werden.
Wenn nunmehr der Wasserstand h auf 70 mm ansteigt und der Notablauf 8 ebenfalls als Freispiegelablauf ausgebildet ist, steht am Notablauf 8 eine abflusswirksame Wasserhöhe von 35 mm an, die eine Abflussleistung von 4,5 l/s bewirkt.
Am Hauptablauf 15 ist dabei jedoch bereits eine Wasserhöhe von 70 mm wirksam. Bei einem herkömmlichen Ablauf (Kurve I in 3) führt dies zu einer Erhöhung des Abflusses von geplanten 4,5 l/s (Punkt 1a der Kurve I) auf 12,7 l/s (Punkt 1b der Kurve I), also zu einer ungewollten Mehrbelastung von 8,2 l/s für die Hauptentwässerung mit Freispiegelströmung.
Am erfindungsgemäßen Hauptablauf 15 bewirkt die Erhöhung von 35 mm auf 70 mm Wasserhöhe eine Erhöhung des Abflusses von den geplanten 4,5 l/s (Punkt 2a der Kurve II) auf 6,3 l/s (Punkt 2b der Kurve II). Die ungewollte Mehrbelastung beträgt daher lediglich 1,8 l/s bei Freispiegelströmung.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Hauptablaufs 15, der immer eine Freispiegelströmung sichert, ist die ungewollte Mehrbelastung des Kanals 7 somit um 6,4 l/s geringer. Diese Berechnung ist erfolgt für den Innendurchmesser des Leitungsstücks 14 bzw. der Verbindungsleitung 6 von 100 mm und den Außendurchmesser des Luftleitungsstücks 13 von 81 mm.
4 zeigt eine Variante der Ausführungsform von 2. In diesem Fall geht das Rohrstück 16 in einen Sammeltopf 26 über, der am horizontalen Flanschstück 17 befestigt werden kann. Der übrige Aufbau entspricht der Ausführungsform gemäß 2.
Durch den Sammeltopf 26 vergrößern sich die Höhen H und h_max. Dies muss durch einen vergrößerten Durchmesser d des Luftleitungsstücks 13 ausgeglichen werden. Die hier relevante Einlauföffnung 5 befindet sich am Boden des Sammeltopfs 26.
5 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Dachentwässerung mit Hilfe eines Attikaablaufs 15' erfolgt. Dieser Attikaablauf 15' befindet sich am Rand der Dachfläche 3 und grenzt an eine Aufkantung 2 an. Er ist mit einem Topf 27 in die Dachfläche eingelassen. Eine obere Abdeckung 28a, 28b des Topfes 27 führt die Siebfunktion aus, die anhand der Haube 21 des Ablaufs 15 gemäß 2 beschrieben worden ist. An den Topf 27 schließt sich ein Leitungsabschnitt 29 an, der leicht nach unten geneigt ist und in einen Sammelkasten 30 an der Fassade des Gehäuses mündet. Der Leitungsabschnitt 29 dient zur Durchführung durch die Außenwand des Gebäudes 1. Daraus wird erkennbar, dass die schematische Darstellung der 5 bei weitem nicht maßstabsgerecht ist und zur Verdeutlichung der Funktion wesentlich vergrößerte Darstellungen des Leitungsabschnitts 29 und des Sammelkastens 30 zeigt.
Der Baden des Sammelkastens 30 bildet her die Dachfläche 3, in der sich die Einlauföffnung 5 befindet. Demzufolge schließt sich an den Boden des Sammelkastens 30 die Verbindungsleitung 6 an, die das ablaufende Wasser in den Sammelkanal 7 leitet. Demgemäß ist das Luftleitungsstück 13 in dieser Ausführungsform in die Einlauföffnung 5 des Sammelkastens 30 eingesetzt, um einen überlastungsfreien Wasserablauf vom Sammelkasten 30 in den Sammelkanal 7 zu gewährleisten.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Wasserschichten 41 und 42 dargestellt, wobei die untere Wasserschicht 41 die Anstauhöhe H charakterisiert, für die die Verbindungsleitung 6 und die Einlauföffnung 5 zur Ausbildung einer Freispiegelströmung dimensioniert sind. Die obere Wasserschicht 42 verdeutlicht eine darüber hinausgehende Anstauhöhe – bis zu h_max – die ohne das Luftleitungsstück 13 zu einer starken Erhöhung der durch die Verbindungsleitung 6 abgeleiteten Wassermenge – und damit zu einer Überlastung des Sammelkanals 7 – führen würde. Bereits am Attikaablauf 15' ist eine normale Anstauhöhe durch die untere Wasserschicht 41 vorgesehen. Kommt es hier zu einer größeren Anstauhöhe, läuft das Wasser über die gitterförmige schräggestellte Abdeckung 28b ab, die somit eine Notablauffunktion übernimmt, wenn die übliche Abdeckung, insbesondere das horizontale Stück 28a, durch Laub o. ä. verstopft ist.
6 zeigt eine immer noch schematische, jedoch etwas konkretere Ausbildung der Attikaentwässerung gemäß 5.
Bei dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das vom Dach abgeleitete Wasser in einen Zwischenbehälter geleitet. Die Verbindungsleitung 6 besteht somit aus zwei Abschnitten 6.1 und 6.2. Für die überlastungsfreie Ableitung des Wassers in den Sammelkanal 7 ist das Leitungsstück 13 der Verbindungsleitung 6.2 vom Boden des Zwischenbehälters 32 ausgebildet, sodass der Boden die Fläche 3 bildet, in der sich die Einlauföffnung 5 befindet. Das Luftleitungsstück 13 ragt nach oben aus dem Zwischenbehälter 32 heraus. Der Zwischenbehälter 32 kann sich – wie in 7 dargestellt – bereits im Bodenbereich unterhalb des Gebäudes 1 befinden.
Die Wasserabführung von der Dachfläche des Gebäudes 1 erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel mit einem Ablauf 15'', der kombiniert als Hauptablauf und als Notablauf ausgebildet ist. Für die untere Wasserschicht 41 der Anstauhöhe dient der Ablauf 15'' als Freispiegelablauf. Steigt der Wasserstand auf der Dachfläche an, entsteht die obere Wasserschicht 42. In den Ablauf 15'' ist ein Leitungsstück 33 eingesetzt, das für den Wasserstand der unteren Wasserschicht 41 als Luftleitungsstück fungiert und dessen obere Mündungsöffnung 23 in der Grenzanstauhöhe H liegt, bei der sich die obere Wasserschicht 42 ausbildet. Bei einer darüber hinausgehenden Anstauhöhe läuft das Wasser aus der oberen Wasserschicht 42 durch das Rohrleitungsstück 33 und sorgt ggf. für eine Vollfüllung des Abschnitts 6.1 der Verbindungsleitung. Dadurch kann es im Zwischenbehälter 32 zu einem Ansteigen des Wasserspiegels führen, der ohne das Luftleitungsstück 13 eine erhebliche Vergrößerung der Abflussmenge durch die Verbindungsleitung 6.2 bewirken würde. Dies wird durch das Luftleitungsstück 13 verhindert, sodass die Höhe des angestauten Wassers in dem Zwischenbehälter 32 zunimmt, ohne dass dadurch die Abflussleistung durch die Verbindungsleitung 6.2 zum Sammelkanal 7 erhöht würde. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 ist ein Notüberlauf 31' vorgesehen, aus dem das Wasser aus dem Zwischenbehälter 32 ins Freie ablaufen kann. Ein Rückstau des Wassers in der Verbindungsleitung 6.1 über die Höhe des Notüberlaufs 31', also etwa bis in Höhe der Dachfläche des Gebäudes 1, wird somit sicher verhindert. Dadurch kann auch eine durch den wegen seiner Notablauffunktion nicht begrenzenden Ablauf 15'' stark vergrößerte Durchflussmenge durch die Verbindungsleitung 6.1 abgeführt werden, weil diese sich aufgrund der kommunizierenden Eigenschaften des Systems immer bis zur Höhe des Notüberlaufs 31 entleert.
Bei dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Zwischenbehälter 32 als Tosbecken innerhalb des Gebäudes 1 ausgeführt. In dieses Becken wird das Wasser von mehreren Abläufen eingeleitet. Die Abläufe sind hier, wie in 7, als kombinierte Haupt- und Notabläufe 15'' ausgebildet. 8 zeigt schematisch die Funktion für den Fall, dass die Abläufe 15'' als Freispiegelabläufe fungieren. In diesem Fall bildet sich sowohl auf der Dachfläche des Gebäudes 1 als auch auf dem Boden des Tosbeckens 34 nur eine Anstauhöhe aus, die der Höhe H₁, H₂ der unteren Wasserschicht 41 entspricht. Somit läuft über die Verbindungsleitung 6.2 das Wasser in einer Freispiegelströmung in den Sammelkanal 7, der somit nicht überlastet wird und daher halb mit Wasser gefüllt dargestellt ist.
Aus den dargestellten Ausführungsbeispielen ist erkennbar, dass in allen Fällen durch die an den Sammelkanal 7 angeschlossene Verbindungsleitung 6, 6.2 nur eine begrenzte Wassermenge auch im Fall einer größeren Wasseranstauhöhe h_max, h_max1, h_max2 abgeleitet wird. Eine übermäßig große Wasseranstauhöhe h_max, die statisch nachteilige Folgen für das Gebäude haben könnte, kann durch Notablauf- oder Notüberlaufeinrichtungen vermieden werden.

Claims

Verfahren zur Dachentwässerung in Form einer Hauptentwässerung und einer Notentwässerung, bei dem die Hauptentwässerung in einen Sammelkanal (7) mittels einer Verbindungsleitung (6, 6.1, 6.2) erfolgt, die mit einer Einlauföffnung (5) versehen ist, oberhalb derer sich Wasser auf einer Fläche (3) anstauen kann und die mit einem zum Sammelkanal (7) gerichteten Leitungsstück (14) mit einem vorgegebenen freien Querschnitt bis zu einer Grenzanstauhöhe als Freispiegelablauf ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung einer Vollfüllung des Leitungsstücks (14) Luft mit einem Luftleitungsstück (13) durch die Einlauföffnung (5) hindurch in das Leitungsstück (14) eingeleitet wird und dass mit einer lokalen Verkleinerung des freien Querschnitts der Einlauföffnung (5) oder des Leitungsstücks (14) die durch das Leitungsstück strömende Wassermenge auch bei Überschreitung der Grenzanstauhöhe so begrenzt wird, dass sich stromabwärts der Verkleinerung des freien Querschnitts immer eine Freispiegelströmung ergibt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkleinerung des freien Querschnitts durch das Luftleitungsstück (13) in Verbindung mit der Einlauföffnung (5) bewirkt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkleinerung des freien Querschnitts durch das in die Einlauföffnung (5) hineinragende Luftleitungsstück (13) bewirkt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlauföffnung (5) und das Leitungsstück (14) als ein Hauptablauf benutzt werden und dass über einen Wasseranstaugrenzwert (H) hinaus angestautes Wasser mittels wenigstens eines Notablaufs (8) oder eines Notüberlaufs (31, 35) abgeleitet wird, wobei die Ableitung nicht in den Sammelkanal (7) erfolgt, wobei der Notablauf (8) oder der Notüberlauf (31, 35) eine maximale Wasserhöhe (h_max) definieren und wobei die Freispiegelströmung im Hauptablauf zumindest bis zur maximalen Wasserhöhe (h_max) gewährleistet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft zentrisch von oben in die Einlauföffnung (5) eingeleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Leitungsstück (14) eine Ringströmung um eine mittige Luftsäule herum an der Wandung des Leitungsstücks (14) ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung der Luft über das Luftleitungsstück (13) wasserfrei erfolgt.
Vorrichtung zur Dachentwässerung in Form einer Hauptentwässerung und einer Notentwässerung, bei der die Hauptentwässerung mit einem Freispiegelablauf mit einer Einlauföffnung (5) in oder unterhalb einer Fläche (3), auf der sich das Wasser anstauen kann, und mit einem sich daran anschließenden Leitungsstück (14) erfolgt, das zur Verbindung der Einlauföffnung (5) mit einem Sammelkanal (7) zum Sammelkanal gerichtet ist, wobei der Freispiegelablauf und das Leitungsstück (14) so dimensioniert sind, dass bis zu einer durch eine vorgegebene Grenzanstauhöhe bestimmten Grenzablaufleistung ein Freispiegelablauf gewährleistet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Luftleitungsstück (13) durch die Einlauföffnung (5) hindurch in das Leitungsstück (14) mündet und dass eine lokale Querschnittsverengung der Einlauföffnung (5) und/oder des Leitungsstücks (14) zur Begrenzung der Ablaufleistung auf maximal die Grenzablaufleistung so vorgesehen ist, dass im Anschluss an die Querschnittsverengung ein ursprünglicher freier Leitungsquerschnitt vorhanden ist.
Entwässerungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftleitungsstück (13) zentrisch in die Einlauföffnung (5) hineinragt.
Entwässerungsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftleitungsstück (13) mit der Einlauföffnung (5) und/oder dem Leitungsstück (14) die Querschnittsverengung bildet.
Entwässerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftleitungsstück (13) eine Öffnung (23) oberhalb einer maximal auf der Fläche (3) möglichen Anstauhöhe (h_max) des Wassers (4) aufweist.
Entwässerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftleitungsstück (13) ein Rohrstück (16) ist, dessen oberes Ende die Öffnung (23) aufweist.
Entwässerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Begrenzung der Anstauhöhe des Wassers auf der Fläche (3) wenigstens ein Notablauf (8) oder Notüberlauf (31, 35) vorgesehen ist.