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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Wasserrückhaltung, jedoch insbesondere
ein Verfahren und Einrichtung für
die Speicherung, Aufbewahrung und Zuführung von Wasser, wobei die
Einrichtung in die Struktur eines Gebäudes eingegliedert ist.
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Australien
ist einer der wasserärmsten
Kontinente der Welt, infolgedessen sich angesichts eines steigenden
Wasserbedarfs der Preis für
Wasser zwangsläufig
nach oben verschiebt und zunehmende Anforderungen an einen äußerst eingeschränkter Vorrat
darstellt. Ein Mangel an Niederschlägen und zunehmender Wasserverbrauch
ist ebenso in vielen anderen Ländern
ein Problem, das eine effizientere Nutzung von Wasservorräten und
das Einsparen von Wasser erforderlich macht.
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Um
dieses Problem zu beheben, haben die Behörden bislang gewisse Einschränkungen
auf den Wasserverbrauch auferlegt, was normalerweise Sondergebühren für einen übermäßigen Wasserverbrauch
zum Ergebnis hat. Auch mit einer zunehmenden Verstädterung
gibt es eine zunehmende Belastung der Regenwasserinfrastruktur,
welche die Wasserversorgungs- und Kanalisationsbehörden veranlaßt, Maßnahmen
durchzuführen,
welche die Verantwortung für
Dachablauf von Privatgrundstücken
Einzelpersonen auferlegt. Von Wasserverbrauchern wird daher nun
verlangt, die Konsequenzen in Betracht zu ziehen, die ein übermäßiger Wasserverbrauch
und die Erzeugung eines Ablaufs durch Gebäudestrukturen für die Wasserversorgung
und die Kanalisationsinfrastruktur haben.
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Wenn
Regenwasser auf angemessene Weise eingespart werden kann und für bestimmte
Verwendungen wie etwa – aber
nicht ausschließlich – das Spülen von
Toiletten durch städtisches
Wasser ergänzt
werden kann, wäre
die Dringlichkeit einer Erhöhung
der Kapazität
der Versorgung mit städtischem
Wasser wie etwa durch die Errichtung neuer Staudämme weniger hoch.
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Bis
zu 30% des Wasserverbrauchs in der häuslichen Umgebung wird zum
Spülen
der Toilette vorgesehen. Bei jedem Spülen einer Toilette werden 6–13 Liter
verbraucht. Extrapoliert man dies über die größere Gemeinschaft, so stellt
dies einen weitgehend verschwendeten Wasseranteil dar. In einer
Großstadt
mit einer Bevölkerung
von etwa 4 Millionen werden um die 100.000 Megaliter städtisches
Wasser jährlich
durch das Kanalisationssystem gespült. Ein Vierteil der Wasserzufuhr
von Großstädten könnte daher
verständlicherweise für Toilettenspülung vorgesehen
sein.
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Viel
von dem Wasser, das zum Spülen
von Toiletten, Waschen, Bewässern
des Gartens usw. verwendet wird, braucht keine Trinkwasserqualität zu besitzen.
Wasser für
diese Aktivitäten
kann somit von einer anderen Quelle als städtischem Wasser bezogen werden.
Gegenwärtig
werden insbesondere in ländlichen
Gegenden Wassertanks dazu verwendet, Dachablauf zu sammeln. Im wesentlichen
wird dies durch das Fehlen einer leicht verfügbaren Versorgung mit städtischem
Wasser bedingt. Üblicherweise
befinden sich die Tanks außerhalb
einer Behausung oder eines anderen Gebäudes und sind durch ein Fallrohr
mit einer Dachrinne verbunden. Das Wasser wird entweder gepumpt
oder läuft
einfach durch die Schwerkraft zu den Abgabehähne. In städtischen Gegenden, in denen
normalerweise städtisches
Wasser für
wasserverbrauchende Gerätschaften
verfügbar
ist, ist die Verwendung von Tanks nicht allgemein üblich. Mit
einem zunehmenden Bedarf nach der Einsparung von Wasser und einer
effektiveren Nutzung von verfügbaren
Wasservorräten
wurde nunmehr jedoch erkannt, daß der Entwurf von Häusern und
Gebäuden
dahingehend modifiziert werden sollte, daß auf bzw. an oder in einem
Gebäude
eine große
Wasserspeicherkapazität
für Regenwasserablauf
zur Verfügung gestellt
werden sollte, so daß dieser
dazu verwendet werden kann, den Bedarf an städtischem Wasser zu verringern
und eine Verlangsamung eines Ablaufs von Regenwasser zur Verfügung zu
stellen, und somit den Bodenflächenablauf
und die Belastung der Kanalisationsinfrastruktur zu verringern.
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Die
AU 88320 beschreibt eine Einlaßleitung,
wobei diese Einlaßleitung
dazu ausgelegt ist, Wasser aus geeigneten Ablaufeinrichtungen wie
einem Dach, einem Wasserspeichertank, einer Abflußleitung,
Einrichtungen zum Aufrechterhalten eines minimalen Wasserpegels
innerhalb des Wasserspeichertanks aufzunehmen, wobei die Einrichtungen
zum Aufrechterhalten eines minimalen Wasserpegels innerhalb des
Wasserspeichertanks in dem Wasserspeichertank angeordnet ist und
in Verbindung mit einer alternativen Wasserzufuhr wie etwa einem
Wassernetz angeschlossen ist.
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Die
GB 2,228,521 beschreibt einen Dachziegel-Regensammler mit einem
Trog, der zum Sammeln natürlicher
Vorräte
in Form von Wasser von verschiedenartigen Dächern verwendet werden kann.
Der Sammler ist mit einstellbaren Armen an den Dachlatten befestigt,
und das gesammelte Wasser (d. h. Regen/Schnee) wird über die
Abflußröhre unter
Schwerkrafteinwirkung und durch natürliche Wasserpegel zum Kaltwassertank gefördert, um
dort gespeichert zu werden.
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Die
NL 8102174 beschreibt ein Regenwassersammelsystem mit einer Rinne
zum Sammeln von Regen von einem Dach, und eine Rohrleitung für den Transport
von Regenwasser von der Rinne zum Speichertank.
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Das
Problem, auf das die vorliegende Erfindung gerichtet ist, kann als
die Schaffung eines einfacheren Regenwassersammelsystems angesehen
werden.
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Die
Erfindung stellt ein Verfahren und eine Einrichtung zum Sammeln
und Speichern von Wasser gemäß der Definition
in den nachfolgenden Patentansprüchen
zur Verfügung.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun ausführlicher gemäß einer
bevorzugten jedoch nicht einschränkenden
Ausführungsform
und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Es
zeigt:
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1:
eine schematische Aufrißansicht
einer Wassersammel- und Speichereinrichtung einschließlich einer
Pumpenzuführung
zu einer Gerätschaft.
Diese Ausführungsform
bildet nicht Teil der Erfindung, sondern stellt einschlägigen Stand
der Technik dar, der für
das Verständnis
der Erfindung nützlich
ist.
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2:
zeigt eine schematische Aufrißansicht
einer Wassersammel- und Speichereinrichtung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung, wobei die Gerätschaft
durch Schwerkraft versorgt wird;
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3:
zeigt eine alternative Ausführungsform
der Anordnung von 2;
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4:
zeigt die schematische Anordnung von 3 mit einem
vergrößerten Behälter;
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5:
zeigt eine schematische Ansicht einer Einrichtung mit der wasserverbrauchenden
Gerätschaft;
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6:
zeigt eine Anordnung, die nicht Teil der Erfindung bildet, wobei
der Behälter
auf dem Dach einer Struktur benachbart zu der die wasserverbrauchende
Gerätschaft
beinhaltenden Struktur angeordnet ist;
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7:
zeigt eine Querschnittansicht einer Regenwassersammel- und Speichereinrichtung
gemäß einer
alternativen Ausführungsform
der Erfindung;
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8:
zeigt eine Aufrißansicht
einer Behausung, welche die Einrichtung von 7 aufweist;
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9:
zeigt eine Draufsicht auf ein Walmende der Dachstruktur einer Behausung
zur Veranschaulichung von Rinnenauflagern, die zum Tragen der Wasserspeicher-
und Regenwassersteuereinrichtung verwendet werden;
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10:
zeigt eine Querschnittansicht der Einrichtung von 7 gemäß einer
alternativen Ausführungsform,
die an einer typischen Behausung angebracht ist und Verstrebungselemente
aufweist;
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11:
zeigt eine Aufrißansicht
einer Behausung, an der eine Wasserspeicher- und Regenwassersteueranordnung
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung befestigt ist;
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12:
zeigt eine alternative Ausführungsform
der Wasserspeicher- und Regenwasserrückhalteeinrichtung;
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13:
zeigt einer alternative Anordnung einer Wasserspeicher- und Regenwasserrückhalteeinrichtung;
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14:
zeigt ein alternatives Behälterprofil;
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15:
zeigt eine weitere Ausführungsform
des Behälters
der Regenwassersammel- und
Rückhalteeinrichtung.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Speichern von Wasser
und eine Gebäudestruktur mit
einer Einrichtung zur Verfügung,
wobei die Einrichtung einen Behälter
aufweist, der Ablauf von einem Auffangbereich wie einem Dach des
Gebäudes
aufnimmt, um die Verwendung von Regenwasser zu ermöglichen und
den Bedarf nach städtischem
Wasser zu ergänzen
und zu verringern. Die Einrichtung verringert des weiteren die Regenwasserableitung
von Gebäuden,
da das Regenwasser in oder auf dem Gebäude im Behälter gespeichert wird und nur
dann in den Boden um ein Gebäude
und somit in die Regenwasserkanalisations-Infrastruktur abgeleitet
wird, wenn der Behälter
voll ist. Wenn dies in allen Gebäuden
in einem ausgewählten städtischen
Bereich der Fall ist, ist die Verringerung des Bedarfs nach städtischem
Wasser und der Regenwasserableitung dramatisch.
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Die
vorliegende Erfindung wird gemäß verschiedener
Ausführungsformen
beschrieben, wobei anzumerken ist, daß es viele Weisen gibt, den
Behälter
in der Gebäudestruktur
zu verbergen oder in sie einzugliedern. Der Behälter kann eine Reihe von kleineren,
untereinander verbundenen Behältern
aufweisen, die um die Mauer eines Gebäudes angeordnet sind. Somit
kann in der gesamten vorliegenden Beschreibung ein Bezug auf einen
Behälter
auch als Bezug auf eine Reihe von untereinander verbundenen Behältern aufgefaßt werden.
Die beschriebenen Ausführungsformen
zeigen den Behälter
um die Traufenlinie einer Behausung verborgen, so daß der Behälter durch
eine Sparrenabdeckung verborgen ist oder selbst auch die Traufe
und die Sparrenabdeckung bilden kann.
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Unter
Bezugnahme auf 1 ist eine schematische Auslegung
einer Einrichtung 1 zum Sammeln und Speichern von Regenwasser
gezeigt, wobei ein Speicherbehälter
in die Struktur eingebaut ist und einen Ablauf vom Dach des Gebäudes aufnimmt.
Die Einrichtung weist einen Speicherbehälter 2 zum Speichern
von Regenwasser auf, das von einem Auffang gesammelt wird, der von
einem Dach (in der Richtung des Pfeils 3) über eine
Einlaßröhre 4 zugeführt wird.
Der Behälter 2 weist
eine Zuführleitung 5 auf,
die mit einer Einlaßröhre 4 in
Verbindung steht, welche wiederum mit einer wasserverbrauchenden
Gerätschaft
(nicht gezeigt) in Verbindung steht. Somit wird die Gerätschaft
durch Einpumpen des Wassers in den Behälter 2 versorgt. Der
Behälter 2 ist
des weiteren dadurch gekennzeichnet, daß er eine zusätzliche
Steueranordnung 9 aufweist, die mit einer Netzdruck-Versorgungsleitung 10 verbunden
ist, welche die Wasserzufuhr zum Behälter 2 ergänzt. Im Behälter ist
ein Schwimmerventil 12 angeordnet, das einen Schwimmerschalter 13 aufweist.
Wenn der Pegel des Wassers im Behälter unter ein vorgegebenes
Minimum abfällt,
wird das Schwimmerventil 12 betätigt, wodurch veranlaßt wird,
daß Netzwasser
einläuft
und den Behälter
auffüllt.
Im Normalfall wird der Behälter
durch das Regenwasser wiederaufgefüllt, das vom Auffang 3 gesammelt
wird, bei dem es sich um das Dach 14 einer Struktur 15 handeln
kann (s. 2). Gemäß herkömmlicher Verfahrensweisen wird
eine Gerätschaft
wie etwa ein Toilettenspülkasten,
bei dem es sich um einen starken Wasserverbraucher handelt, mit
Netzversorgungswasser betrieben. Die Verwendung von Toilettenwasser
stellt etwa 25% des Wasserverbrauchs in Haushalten und einen hohen
Prozentanteil des gewerblichen und industriellen Verbrauchs dar.
In der Tat wäre
ein Verbrauch eines durchschnittlichen Haushalts mit 3 Personen
von 200–230
Litern pro Tag nur durch Toilettenbenutzung vorstellbar. Gemäß der Anordnung
in Zeitperioden mit durchschnittlichen bis überdurchschnittlichen Niederschlägen wäre zu erwarten,
daß kein
Netzwasser nötig
ist, um die Verwendung von Regenwasser zu ergänzen, vorausgesetzt, daß die Größe des Behälters je
nach den örtlichen
Niederschlagsbedingungen größenmäßig genau
angepaßt
ist. Die Behälter
können
aus Tanks aus einer Vielfalt von Materialien einschließlich Stahl,
Kupfer, Fiberglas, Beton, Aluminium oder Plastik, Fiberglas, Glas
und verstärktem
Beton bestehen.
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Gemäß dieser
Ausführungsform,
die nicht Teil der Erfindung bildet, ist der Behälter für eine Installation auf Bodenhöhe geeignet,
und insbesondere an Orten, wo der Behälter nicht oberhalb der wasserverbrauchenden
Gerätschaft
angebracht werden kann.
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Falls
sich die Gerätschaft
oberhalb des Abflusses befindet, muß eine Pumpe 8a in
die Versorgungsleitung 5 eingeschaltet sein, um das im
Behälter
gespeicherte Wasser zur der Gerätschaft
zu pumpen.
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Wenn
Wasser von einer Gerätschaft
angefordert wird, wird die Pumpe 8a, welche einen Druckabfall
in der Versorgungsleitung 5 erfaßt, durch einen Druckschalter
betätigt,
so daß die
Förderung
von Wasser zu der Gerätschaft
fortgeführt
wird. Hierbei fällt
der Wasserpegel im Behälter
ab. Im Normalfall wird der Behälter über den
Regenwasserablauf vom Auffang wiederaufgefüllt, der sich in Richtung des
Pfeils 3 befindet. Wenn der Wasserpegel im Behälter unter
eine vorgegebene Höhe
abfällt,
wird Wasser durch den Schwimmerschalter 13 nachgefüllt. Wenn
das Wasser den vorgegebenen minimalen Pegel erreicht, gestattet
das Schwimmerventil 12 einen Zulauf von Wasser aus der
Netzversorgungsleitung 10 in den Behälter, um die Wasserzufuhr zu
ergänzen.
Auf diese Weise kann eine Gerätschaft
die meiste Zeit über
Regenwasser verwenden und so Netzversorgungswasser sparen.
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Unter
Bezugnahme auf 2 ist eine Einrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung gezeigt, mit der ein bereits vorhandenes Gebäude nachgerüstet ist.
Gemäß dieser
Ausführungsform
ist eine Einrichtung 16 vorgesehen, die einen Behälter 17 zum
Sammeln und Speichern von Regenwasser vom Dach 14 aufweist.
Der Behälter
weist einen Einlaß 19 mit
einer Öffnung
auf, der mit dem Dach 14 in Verbindung steht und den Behälter 17 versorgt.
Der Einlaß 19 kann
aus einer Öffnung
in der Oberseite des Behälters
bestehen, so daß der
Behälter
einen offenen Kanal bildet. Der Speicherbehälter 17 weist des
weiteren einen Abfluß 20 auf,
der die Gerätschaft 7 (s. 4) über die
Versorgungsleitung 21 versorgt. Diese Versorgungsleitung
kann außerhalb
oder innerhalb der Wände
des Gebäudes
geführt
sein. Der Speicherbehälter 17 weist
des weiteren eine Schwimmerventilanordnung 25 auf, die
mit der Netzwasserzufuhrleitung 26 verbunden ist. Bei normaler Verwendung
füllt Wasser
vom Dach 14 den Behälter
mit Regenwasser auf. Wenn Wasser von einer Gerätschaft angefordert wird, beginnt
sich der Behälter 17 über die Leitung 21 zu
leeren. Wenn das Wasser seinen vorgegebene minimalen Pegel erreicht,
tritt die Schwimmerventilanordnung 25 in Aktion und gestattet
das Einlaufen von städtischem
Wasser in den Tank, um das vorhandene Regenwasser zu ergänzen. Nur
bei geringen Niederschlägen
erreicht das Wasser im Behälter
einen Stand, der die Verwendung der Netzversorgung herbeiführt. Um
diese Möglichkeit
zu minimieren, ist die Größe des Speicherbehälters gemäß den vorherrschenden
Niederschlagsbedingungen bemessen. Somit braucht der Behälter in
Gegenden mit starken Niederschlägen
nur relativ klein bemessen zu sein, um den Bedarf an Netzwasser
zu verringern (und müßte hingegen
größer sein,
wenn es in einer bestimmten geographischen Lage erforderlich wäre, den
Regenwasserüberlauf
zu verringern), während
der Tank in Gegenden mit sehr geringen Niederschlägen groß sein müßte, um
die Verwendung von Netzwasser minimal zu halten. Gibt es einen Überschuß an Regenwasser,
so wird dieser über ein Überlaufrohr
abgeleitet. Der Speicherbehälter 17 von 2 weist
ein Überlaufrohr 27 auf.
Anders als bei der Anordnung von 1, bei der
das Wasser aus dem Behälter 2 abgepumpt
wird, liefert der Behälter 17 sein Wasser
durch Schwerkrafteinwirkung an eine Gerätschaft.
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3 zeigt
eine alternative Ausführungsform
der Einrichtung der vorliegenden Erfindung, mit der ein bereits
vorhandenes Gebäude
nachgerüstet
ist. Die gezeigte Ausführungsform
ist ähnlich
der für 2 beschriebenen,
jedoch weist die Anordnung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
einen vergrößerten Behälter 28 auf,
der in Gegenden mit geringen Niederschlägen wegen seiner großen Speicherfähigkeit
wünschenswert
wäre. Die
Anordnungen der 2 und 3 zeigen
Behälter,
die unter die Traufenlinie einer Behausung angeschlossen sind. Es
ist vorstellbar, die Behälter
zu bemessen, daß sie
hinter eine Sparrenabdeckungsplatte eingefügt werden kann, oder als Alternative
gemäß der Darstellung
in 3 kann sich der Behälter 28 weit über die
Sparrenabdeckung 29 hinaus erstrecken und dadurch die Auffangkapazität vergrößern. Ästhetische
Erwägungen
sowie Kriterien der Zufuhr und Speicherung können die Proportionen und Gestaltung des
Tanks bestimmen.
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Mit
einer zunehmenden Größe des Tanks
erhöht
sich das Gewicht, was bauliche Maßnahmen erfordert, um eine
angemessene Abstützung
des Tanks im vollen Zustand zu gewährleisten.
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3 zeigt
eine mögliche
bauliche Anordnung, bei der der Behälter 28 sich auf Strukturbrettern 30 befindet,
die über
einem Strahlträgerrahmen 31 liegen,
der wiederum auf einem Sockel 32 getragen ist.
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Bei
jeder der in den 2 und 3 gezeigten
Tankanordnungen sind die Netzversorgungsleitungen 26 bzw. 33 über den
Dachinnenraum in die Behälter
eingeführt.
In 2 ist die Netzversorgungsleitung 26 über den
Dachinnenraum 14a eingeführt. Die Dachrinne 27a kann
bleiben oder entfernt werden, um den unmittelbaren Eintritt von
Dachwasser durch Schwerkrafteinwirkung in den Behälter 17 zu
ermöglichen.
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Es
ist anzumerken, daß die
Netzversorgungsleitung an jeder geeigneten Stelle, die Schwimmerschalter
aufnehmen kann, in den Behälter
eingeführt
werden kann. Die Versorgungsleitung zu einer Gerätschaft kann entweder in einer
Innenwand oder im Innenraum des Gebäudes verlegt sein. In 2 ist
die Versorgungsleitung 21 in der Innenwand 34 verlegt,
die einen Stützrahmen
beispielsweise aus Holz oder Metall aufweisen kann, während in 3 die
Versorgungsleitung 35 an der Oberfläche der Innenwand 36 verlegt
ist.
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4 zeigt
eine Seitenaufrißansicht
eines Teils einer Struktur 37 mit einem Toilettenspülkasten 7.
Aus 4 ist die relative Trennung zwischen dem Behälter 38 und
dem Spülkasten 7 ersichtlich.
Der Speicherbehälter 38 sammelt
Regenwasser vom Dach 39 und kann so ausgeführt sein,
daß er
sich über
die gesamte Länge
einer Wand erstreckt, um das Auffangvolumen für eine gegebene Struktur und
geografische Region zu maximieren.
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5 zeigt
eine Anordnung ähnlich
der in 4 gezeigten, bei der der Behälter 40 verkleinert
ist, so daß sich
seine Kante 41 problemlos an die Sparrenabdeckungslinie 41 der
Gebäudestruktur 42 anpaßt. Als Alternative
kann die Außenfläche des
Behälters 40 selbst
die Sparrenabdeckung bilden.
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Unter
Bezugnahme auf 6 ist eine alternative Ausführungsform
einer Einrichtung zum Einsparen von Wasser gezeigt. Diese Ausführungsform
bildet nicht Teil der Erfindung. Gemäß dieser Ausführungsform weist
die Anordnung einen Behälter 43 auf,
der auf einer Struktur 44 angeordnet und von dieser getragen
ist, wobei es sich um einen Car-Port, eine Garage oder eine ähnliche
Struktur handelt, die an die benachbarte Struktur 45 angeschlossen
oder einstückig
mit dieser ausgebildet ist. Der Speicherbehälter 43 ist so gestaltet, daß seine
Last gleichmäßig über die
Dachfläche
der Struktur 44 verteilt ist, um die Speicherkapazität zu maximieren.
Bei Verwendung dieser Anordnung ist es nötig, die Struktur durch Einrichtungen
mit auf geeignete Weise proportionierten Pfetten 46 zu
verstärken,
die gemäß der durch
das Eigengewicht des Tanks eingebrachten Last und dem hydraulischen
Gewicht bei Maximalkapazität
ausgelegt sind. Der Tank 43 weist eine Schwimmerschalteranordnung 47 auf,
die mit der Netzversorgungsleitung 48 verbunden ist, welche über den Dachinnenraum 45a in
den Behälter
eingeführt
ist. Mit dem Behälter 43 verbunden
ist eine Versorgungsleitung 49, die eine Gerätschaft
(nicht gezeigt) im Gebäude 45 versorgt.
Der Speicherbehälter 43 ist
des weiteren mit einem Überlaufrohr
bzw. einer Überlauföffnung 43a versehen,
die so angeordnet ist, daß jegliches überschüssige Wasser
aus dem Behälter
in das normale Überlandkanalisationssystem
für die
Gebäudestruktur 45 eingeleitet
werden kann.
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Die
Einbringung von Speicherbehältern
als integraler Teil eines Gebäudes
gemäß der obenstehenden Beschreibung
zum Auffangen von Regenwasser verringert die Abhängigkeit von städtischem
Wasser, mit dem zusätzlichen
Vorteil, daß sie
als Rückhaltebehälter für Regenwasserablauf
dienen, was in vielen örtlichen
Verwaltungseinheiten erforderlich ist. Auf die vorausgehend beschriebene
Weise installierte Behälter
stellen somit den zweifachen Nutzen zur Verfügung, daß städtisches Wasser eingespart
und Regenwasser zurückgehalten wird,
und ermöglichen
es, daß die
städtische
Wasserzufuhr durch Regenwasser, das vom Gebäude gesammelt wird, ergänzt wird.
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Das
Niveau an Regenwasserrückhaltung
in einem gegebenen Gebiet und in einer bestimmten Struktur steht
in direktem Verhältnis
mit der Größe des gewählten Behälters und
damit, ob der Behälter
voll oder leer ist, gemäß dem Umfang
der Verwendung von gespeichertem Ablauf durch eine Gerätschaft
während
einer gegebenen Zeitperiode mit Niederschlägen.
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Ein
Behälter
mit einer typischen Größe würde sich
etwa in 25 Tagen durchschnittlicher Toilettenbenutzung entleeren
und ca. 50% des auf ein Dach in einer Vorstadt fallenden Regens
in das Abwassersystem umleiten und 50% zum Regenwassersystem. Durch
die Verwendung von weiterem Regenwasser für Garten, Autowaschen, kaltes
Wasser für
Dusche, Badewanne und Wäsche
usw. könnte
das Volumen von überlaufendem Wasser
in einem durchschnittlichen Jahr um zusätzliche 20% oder mehr verringert
werden. In einigen geografischen Gegenden könnte der Überlauf auf Null reduziert
werden.
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Speicherbehälter können aus
Beton, Gasbeton, Aluminium, verzinktem Stahlblech oder verzinktem Wellblech,
Fiberglas, Plastik, poliertem verstärktem Beton, Kupfer oder verputzter
Ziegelmauer aufgebaut sein.
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Gemäß einer
typischen Bausequenz werden die Außenmauern der Behausung oder
Struktur zuerst fertiggestellt, gefolgt vom Aufbringen der Dachbalken.
Dann würde
der Behälter
installiert. Der Behälter
wird an die Dachbalken und/oder die Gebäudestruktur geschraubt, genietet,
oder anderweitig mit den Dachbalken verbunden, wonach die Sparrenabdeckung
angebracht werden kann, gefolgt von Traufen. Während dieses Vorgangs wäre die Leitungsverlegung
fertigzustellen. Als Als Alternative würden Behälterwand und -boden die Sparrenabdeckung
und Traufe darstellen.
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Als
Alternative kann das System einen sehr großen Speicherbehälter mit
einer Reihe von kleineren Nebentanks aufweisen, welche die Versorgungstanks
für die
Gerätschaften
darstellen. Unter Bedingungen mit starken Niederschlägen können die
Nebentanks überlaufen
und für
eine spätere
Verwendung in den Tank mit größerem Fassungsvermögen gepumpt
werden für
den Fall, daß die
Niederschläge
dann geringer sind.
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7 zeigt
eine alternative Ausführungsform
der Erfindung, diesmal mit einer Wasserspeicher- und Regenwasser-Steuereinrichtung,
die einen Speicherbehälter 50 aufweist,
der für
den Anschluß an
ein Gebäude 51 ausgelegt
ist, von dem nur ein Teil gezeigt ist. Gemäß der in 7 gezeigten
Ausführungsform
ist die Anordnung an oder in der Nähe der unteren Dachstuhlquerverbindungslinie 52 des
Gebäudes 51 auf
dem Rinnenauflager 66 angeordnet. Der Speicherbehälter 50 ist
gemäß dem verfügbaren Regenwasser
in einer ausgewählten
geografischen Lage bemessen und verläuft im Normalfall in Längsrichtung
entlang der Wand des Gebäudes 51 mit
einer vorgegebenen Länge
und einem vorgegebenen Volumen, die durch die erforderliche Speicherkapazität für das ausgewählte geografische
Gebiet bestimmt werden, im allgemeinen die volle Länge des
Gebäudes.
Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
kann sich der Behälter 50 über das
Ende der Dachlinie 53 hinaus erstrecken und so einen Auffangzugang 54 von
dem auf dem Dach 55 gesammelten Regenwasser zur Verfügung stellen.
Der Sammelzugang 54 kann ein Rechen aus gepreßtem Stahlblech
mit Löchern sein,
der einerseits den Eintritt von vom Dach 55 abgelaufenem
Regenwasser gestattet, aber andererseits den Austritt von Unrat
und anderem möglicherweise
auf dem Dach 55 angesammeltem oder einfach auf die Sammelöffnung 54 hin
verblasenem Unrat in den Behälter 50 verhindert.
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Gemäß der gezeigten
Ausführungsform
kann in den Behälter 50 eintretendes
Wasser mit Hilfe eines Filtereinsatzes gefiltert werden, bei dem
es sich um eine Lage von Polystyrolschaum 56 mit geringer
Dichte handeln könnte,
der entlang der oberen Oberfläche
des Tragrahmens 57 des Behälters 50 angeordnet
ist. Der Speicherbehälter 50 ist
des weiteren in vorgegebenen Abständen entlang seiner Länge mit Überlaufhahnanordnungen 58 versehen,
die einen Überlauf
von Regenwasser erlauben, sobald der Behälter die Grenze seines Fassungsvermögens erreicht
hat, sowie in Zeiten eines minimalen Bedarfs aber reichlichem Angebot
von Wasser.
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Die Überlaufhahnanordnungen 58 stellen
einen Ersatz für
Fallrohre und Regenwasserableitungen des Standes der Technik dar
und ermöglichen
es, daß der Überlauf über Land
oder über
Land in die Kanalisationsinfrastruktur wie etwa Teiche gelangt.
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Die
Querschnittsfläche
der Überlaufhähne ist
so proportioniert, daß eine
gegebene Flut für
eine ausgewählte
geografische Gegend aufgenommen werden kann, und hängt von
der Größe der gewählten Behälter ab.
Typischerweise würde
die Konfiguration eine Jahrhundertflut bewältigen. Die Gesamtquerschnittsfläche der
Höhe variiert
von Ort zu Ort, aber beispielsweise könnte die Gesamtquerschnittsfläche der
Höhe so
ausgelegt sein, daß eine
Jahrhundertflut bewältigt
wird, bzw. als Alternative beispielsweise Niederschläge von 270 mm
pro Stunde für
Sydney.
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Die
gesamte Hahnfläche
hängt des
weiterem vom Auffangbereich des Daches ab, das Regenwasser an den
Behälter 50 liefert.
Somit wäre
beispielsweise für
jeden Quadratmeter Dach eine optimale Hahnfläche für Sydney 95 mm2 plus
eine Zugabe für
den Fall, daß der
Hahn zusetzt oder teilweise blockiert ist.
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In
den meisten Gegenden würde
die gesamte offene Hahnfläche
in einem Bereich von 40 mm2–200 mm2 liegen.
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Als
ein weiteres Beispiel kann eine Dachfläche von 155 m2 eine
gesamte Hahnfläche
von 14725 mm2 plus eine Zugabe, somit etwa
16000 mm2 insgesamt erfordern. Wenn beispielsweise
16 Hähne
verwendet werden, beträgt
die Querschnittsfläche
eines jeden Hahns 1000 mm2 bzw. 45 mm mal
25 mm. Die Hähne
können als
Alternative 50 mm breit mal 20 mm tief sein, jedoch können diese
Abmessungen gemäß örtlichen
Erfordernissen variiert werden.
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Um
die Entstehung von Wasserstrahlen zu minimieren, sollten die entlang
der Länge
des Speichertanks angeordnete Hahnabflüsse so gestaltet sein, daß kein Wassertrahleffekt,
sondern stattdessen ein Sprüheffekt
erzeugt wird. Hierzu kann die gesamte erforderliche Querschnittsfläche für das Hahnsystem
erzielt werden, indem eine Mehrzahl von Perforationen eingebracht
wird, ähnlich
denjenigen in einer Duschenrosette, wobei die Perforationen zusammen
die erforderliche Querschnittsfläche
für die
Hahnanordnung hätten,
die für einen
bestimmten Gestaltungszustand erforderlich ist. Als Alternative
könnten
größere Öffnungen
in die Wand des Behälters
eingebracht werden.
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Somit
könnte
der Hahn beispielsweise eine Breite aufweisen, die viel größer als
seine Tiefe ist, um den Sprüheffekt
zu erzielen. Es hat sich aus einer hydrographischen Analyse ergeben,
daß ein Überlandabfluß von einem
neuen Gebäude
mit dem Speicher- und Regenwassersteuersystem, das die Hahnanordnung
aufweist, weniger als vor der Erstellung des Gebäudes beträgt, und zwar wegen der Speicherung
von verfügbarem
Regenwasser in den mit dem Gebäude
verbundenen Speichertanks und des Wasserverbrauchs im Gebäude. Dies
ist insbesondere nützlich
in flutgefährdeten
Gebieten, da ein nennenswerter Anteil der Niederschläge, die ansonsten
zu Überflutungen
führen
würden,
für Speicherung
und Verbrauch gesammelt wird. Als ein Ergebnis des Systems bei Eingliederung
in eine Gebäudestruktur
kann Überlandabfluß um 10%–40% des
Abflusses verringert werden, der ansonsten in und um ein Gebäude aufgetreten
wäre.
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Wenn
die Wasserspeicher- und Regenwasser-Steuereinrichtung in einem Gebäude installiert
ist, resultiert sie in weniger Regenwasserabläufen, einer effizienteren Verwendung
von Wasser und somit niedrigeren Haushalt- und/oder Industriewasserkosten,
einer Verringerung der Notwendigkeit von Wassereinschränkungen,
und – je
nach Ort – verringerten
Kosten für
das Aufbereiten und/oder Pumpen von Wasser.
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Sobald
die Einrichtung beispielsweise in einem neuen Gebäude installiert
ist, liegen geringere Kapitalkosten auf die Behausung, ein verringerter
Schaden an Ökosystemen
in Regenwasser Auffangeinrichtungen, geringere Regenwasserableitungen
für Unterabteilungen,
kleinere Leitungen in Straßenkanalisationssystemen,
und eine Verringerung des Drucks auf bereits vorhandene Regenwasserleitungen
vor.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
erfordert der Speicherbehälter 50 ein
gutes Aussehen. Dies ist insbesondere bei Wohnhäusern wichtig. Hierzu wird
ein Verblendungsmaterial 59 um die äußeren freiliegenden Flächen 60 und 61 aufgebracht.
Das Verblendungsmaterial, wie etwa farbiges Wellblech, kann an den
Oberflächen 60 und 61 eines
Tragrahmens mit Hilfe von Hohlnieten 62 angebracht werden.
Bei diesen Anlagen wird die Verblendung 59 um die Rückfläche 63 des
Tragrahmens des Behälters 50 herumgeführt. Ein geeignetes
Material zur Verwendung als Verblendung kann 59 Rippenaluminium
oder -stahl sein, falls dies an einem Tragrahmen 57 befestigt
wird. Wenn der Speicherbehälter 50 eine
selbsttragende Schale besitzt, könnte
die Konstruktion in Beton, Leichtbeton, Gasbeton oder Holz (mit
einer unempfindlichen Kaschierung) ausgeführt sein.
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8 zeigt
eine Querschnittansicht der Anordnung von 7 bei Anbringung
an einer Behausung 64. Wie aus der Figur hervorgeht, ist
der Tank 50 passend unter die Traufe eingefügt, die
vom Dachstuhl 65 gebildet wird; Tragauflager 66 sind
optional.
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9 zeigt
eine Draufsicht auf einen Dachrahmen mit Rinnenauflagern 66,
die bedarfsweise zum Tragen der Wasserspeicher- und Regenwassersteueranordnung
ausgelegt sind.
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10 zeigt
eine alternative Anordnung für
den Wasserspeicherbehälter 80,
der von Schlaufen getragen ist, die vom Dachstuhl 87 hängen. Dieses
Beispiel ist für
eine Einwand- oder Doppelwandkonstruktion verwendbar. Der Dachstuhl 87 kann
strukturell modifiziert werden, um es zu ermöglichen, daß die Speicherbehälter 80 verschiedenen
natürlichen
Phänomenen
wie starkem Wind und einer Schneelast widerstehen. Eine Verstärkung für die Speicherbehälter 80 umfaßt hierbei
Verstrebungselemente 81. Eine Metallschlaufe 82 befestigt
in diesem Fall die Verblendung 83. Das Dacheindeckmaterial
kann entweder Blechmaterial oder Pfannenmaterial sein, und Perforationen 70 sind
in dem Material vorgesehen, um Regenwasser in den Speicherbehälter 80 einzulassen.
Perforationen sollten mit einem Insektengitter 83 versehen
sein, um den Eintritt von Blättern oder
Insekten in den Speicherbehälter 50 zu
verhindern, aber den Eintritt von Regenwasser zuzulassen.
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Die
Regenwasserspeichereinrichtung ist insbesondere auf Wohnhäuser anwendbar.
Der Anwender hängt
die Behälter 80 am
Dachstuhl 87 auf, so daß das Gewicht des Wassers zum
Großteil
von den Dachbalken aufgenommen wird. Der Behälter ist bevorzugt aus Stahlblech
in einer im wesentlichen rechteckigen Gestalt ausgeführt, wobei
die Proportionen von dem erforderlichen Speichervolumen abhängen. Schlaufen
umgeben den Behälter
und binden die Dachbalken ein, wodurch ein Zwischenhalt entlang
der Länge
der Wand des Gebäudes
zur Verfügung
gestellt wird. Wandklammern können
ebenfalls als zusätzlicher
Halt vorgesehen sein. Infolge der Verwendung von Metall mit geringer
Dicke ist es wünschenswert,
daß das
Innere der Behälter mit
einer Querverstrebung 81 ausgerüstet wird, um die Wände des
Behälters
zu verstärken.
Der Behälter
kann ein Profil aufweisen, so daß seine Außenflächen als Sparrenabdeckung und
Traufe dienen. Als Alternative kann die Außenfläche ein Profil aufweisen, so
daß sie
das Aussehen einer herkömmlichen
Rinne und von Abdeckungsbrettern aufweist, die am Boden des Behälters abschließen und
als Traufe dienen. Gemäß der Darstellung
in 10 kann der Behälter mit Verblendungsmaterial
kaschiert sein, um ein ansprechendes Äußeres zur Verfügung zu
stellen.
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11 zeigt
eine Aufrißansicht
einer Behausung 92 mit einer daran angebrachten Wasserspeicher- und
Regenwasser-Steuereinrichtung 93.
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Unter
Bezugnahme auf 12 ist eine alternative Ausführungsform
der Wasserspeicher- und Regenwasserrückhalteeinrichtung gezeigt.
Unter Bezugnahme auf die Figur ist ein Teil einer Behausung 100 gezeigt, die
einen Teil eines Dachstuhls 101 und einen Teil der Tragwand 102 zeigt.
Gemäß dieser
Ausführungsform weist
die Einrichtung einen Behälter 103 und
zusätzliche
Behälter 103a auf.
Beide dieser Behälterarten
sind mit Verstrebungselementen 104 und 104a verstärkt, die
jeweils eine strukturelle Festigkeit der Behälter zur Verfügung stellen.
Jeder Behälter
ist am Dachstuhl 101 mit Hilfe von Dachschlaufen 105 befestigt.
Diese Art der Befestigung ist für
den Dachstuhl entlang der Wand der Behausung 100 wiederholt,
wobei ablaufendes Regenwasser an der Dachverkleidung 106 entlang
durch die Öffnung 107 und
dann in den Behälter 103 läuft. Erst
wenn der Speicherbehälter 103 voll
ist, kann er überlaufen
und die Behälter 103a füllen, um
so eine zusätzliche
Speicherkapazität
zur Verfügung
zu stellen.
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13 zeigt
eine alternative Anordnung der Wasserspeicher- und Regenwasserrückhalteeinrichtung. Unter
Bezugnahme auf die Figur ist ein Teil einer Behausung 110 mit
einem Teil eines Dachstuhls 111 und Teil einer Außenwand 112 und
Innenwand 113 gezeigt. Die Einrichtung weist einen Behälter 114 auf,
der hierbei an Dachlatten 115 befestigt ist. Wenn Niederschläge stattfinden,
laufen sie am Dach 116 entlang, dann durch die Öffnung 117 und
in den Behälter 114,
der durch Verstrebungen 118 verstärkt ist. Wasser aus dem Behälter 114 gelangt
durch Schwerkrafteinwirkung über
eine Versorgungsleitung 119 zu einer Gerätschaft
innerhalb des Gebäudes.
Als Alternative kann Wasser durch Schwerkrafteinwirkung außerhalb
des Gebäudes über eine
Versorgungsleitung 120 verlaufen. Im letzteren Fall kann
die Versorgungsleitung in einem Außenhahn enden.
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14 zeigt
eine weitere Form des Behälterprofils.
In der in 14 gezeigten Konfiguration ist
der Behälter 130 mit
einem Außenflächenprofil
versehen, das so ausgebildet ist, daß der Eindruck einer Dachrinne 131 und
einer Sparrenabdeckung 132 entsteht. Der Speicherbehälter 130 kann
in Behausungen installiert sein, in denen der Verbraucher ein eher
herkömmliches
Aussehen für
die Dach- und Traufenlinie einer Behausung benötigt.
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15 zeigt
eine weitere Ausführungsform
der Einrichtung gemäß der Erfindung. 14 zeigt
einen Behälter 140,
der als Profil in seinem Bodenteil eine sich nach oben hin erweiternde
Senke 141 aufweist. Dies fügt dem Behälter zusätzliches Volumen hinzu.
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Die
Leistungsfähigkeit
der in ihren verschiedenen Ausführungsformen
beschriebenen Einrichtung wurde analysiert, um Überlaufcharakteristiken von
Regenwasser für
ausgewählte
Gebäude
in Japan zu untersuchen. Das Ziel der Analyse war es, die Fließrate des Überlaufs
aus der Einrichtung für
die ausgewählten
Gebäude
einzuschätzen.
Für die
Zwecke der Analyse wurde angenommen, daß der Überlauf für einen jeweiligen Tag an diesem
Tag 20 Stunden lang stattfand, und daß ein mit der Einrichtung ausgerüstetes durchschnittliches
Gebäude 16 Überlaufhähne zum
Erleichtern von Regenwasserüberlauf
aufweist. Die Analyse wurde in Osaka und Tokio auf der Grundlage
der Niederschlagsaufzeichnungen für 1993 durchgeführt.
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Charakteristiken
für jede
gewählte
Behausung sind nachfolgend aufgeführt:
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TABELLE
1 Behausungscharakteristiken
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Der
Verbrauch an Nicht-Trinkwasser als Prozentanteil des gesamten Wasserverbrauchs,
der für
die Analyse verwendet wird, ist in Tabelle 2 angegeben. Der Nicht-Trinkwasserverbrauch
macht etwa 77% des gesamten Wasserverbrauchs aus.
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TABELLE
2 Nicht-Trinkwasserverbrauch als Prozentanteil des Gesamtwasserverbrauchs
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Für die Zwecke
der Analyse wurde ein Niederschlagsereignis als ein oder mehrere
aufeinanderfolgende Tage definiert, an denen Regen fällt. Zusätzlich muß jeglicher Überlauf
an entweder einem oder mehreren aufeinanderfolgenden Tagen des Niederschlagsereignisses
stattfinden. Im Fall von aufeinanderfolgenden Tagen eines Überlaufs,
der nicht an aufeinanderfolgenden Tagen stattfindet, ist dieser
Zeitraum unter Berücksichtigung
eines Überlaufs
an aufeinanderfolgenden Tagen in separate Ereignisse unterteilt.
Ein Überlauf
wurde sogar als jegliches Niederschlagsereignis definiert, während dem
ein Überlauf
an einem oder mehreren aufeinanderfolgenden Tagen stattfindet.
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Eine
Zusammenfassung der Leistungsfähigkeit
bei jedem System auf einer jährlichen
Basis für
1993 ist in der nachfolgenden Tabelle 3 gezeigt:
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TABELLE
3 Zusammenfassung der Leistungsfähigkeit