EP4610442A1 - Gebäudeanordnung und regulierungseinheit zur verwendung in einer gebäudeanordnung - Google Patents

Gebäudeanordnung und regulierungseinheit zur verwendung in einer gebäudeanordnung

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Publication number
EP4610442A1
EP4610442A1 EP25160893.1A EP25160893A EP4610442A1 EP 4610442 A1 EP4610442 A1 EP 4610442A1 EP 25160893 A EP25160893 A EP 25160893A EP 4610442 A1 EP4610442 A1 EP 4610442A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
siphon
water
water reservoir
rainwater
retention
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP25160893.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Melanie Eiting
Frank Pape
Lukas Galka
Holger Wack
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP4610442A1 publication Critical patent/EP4610442A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03F—SEWERS; CESSPOOLS
    • E03F5/00—Sewerage structures
    • E03F5/10—Collecting-tanks; Equalising-tanks for regulating the run-off; Laying-up basins
    • E03F5/105—Accessories, e.g. flow regulators or cleaning devices
    • E03F5/106—Passive flow control devices, i.e. not moving during flow regulation
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B3/00—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water
    • E03B3/02—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water from rain-water
    • E03B3/03—Special vessels for collecting or storing rain-water for use in the household, e.g. water-butts
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04D—ROOF COVERINGS; SKY-LIGHTS; GUTTERS; ROOF-WORKING TOOLS
    • E04D13/00—Special arrangements or devices in connection with roof coverings; Protection against birds; Roof drainage ; Sky-lights
    • E04D13/04—Roof drainage; Drainage fittings in flat roofs, balconies or the like

Definitions

  • the invention relates to a building arrangement comprising at least one building having a roof and/or facade surface, at least one retention unit comprising a water-storing material for at least temporarily storing rainwater from the roof and/or facade surface in the water-storing material, and at least one regulating unit for regulating the feed of rainwater into the retention unit. Furthermore, the present invention relates to a regulating unit for use in a building arrangement and an arrangement comprising at least one regulating unit and at least one retention unit.
  • the technical field of application of the invention lies in the field of construction technology, especially in the field of facade surfaces of buildings, whereby the term "building" in the sense of the invention is to be interpreted broadly and can be understood in particular as residential or commercial buildings, industrial halls, soundproof walls, bridges or the like.
  • Green roofs and retention roofs are increasingly being used in urban areas, the latter being primarily designed to retain rainwater.
  • the substrate depth and the nature of the drainage layer of retention roofs are influential factors in achieving the water retention required. This allows water to be diverted over long distances and runoff to be delayed.
  • Many existing buildings are not suitable for retention roofs due to structural requirements, as the overall weight increases with increasing water storage capacity.
  • the overall weight of extensive green roofs is approximately 50 to 70 kg/ m2
  • intensively greened roof gardens can reach over 1,000 kg/ m2 .
  • green roofs are a building block of an optimized urban rainwater management system in terms of retention capacity, but they can reach their limits, as the percentage of rainwater retention decreases with increasing rainfall intensity, meaning the additional rainfall is subsequently passed on directly and without delay.
  • Such vertical gardens are usually only installed in the form of individual projects as art or advertising objects.
  • a retention system for retaining rainwater, particularly during heavy rainfall events, in densely populated urban areas is already known.
  • a preferred embodiment of the known retention system provides, in particular, for the use of vertically arranged, modular retention units, which can be used as cassette elements consisting of a load-bearing outer shell and a water-storing core made of mineral materials, on building walls or as freestanding sculptural elements. The water is stored in a water-storing material of the retention unit.
  • a retention unit of the EP 4 053 348 A1 known retention arrangement can be connected to a roof and/or facade surface of a building of a building arrangement for the drainage of rainwater to the retention arrangement and for the at least temporary storage of drained rainwater in the retention arrangement.
  • the retention unit can form a retention façade of a building in the building complex.
  • the retention system can receive rainwater from other neighboring buildings, industrial halls, soundproof walls, bridges, or the like via a suitable piping system.
  • the EP 4 053 348 A1 known retention arrangement have at least one technical device which is designed for the directed and/or forced and/or controlled and/or regulated supply of rainwater to and/or into the retention arrangement.
  • stormwater overflow basins To prevent flooding during heavy rainfall, stormwater overflow basins, above-ground or underground tanks, trenches, or similar structures are used to collect and store excess water.
  • the water can flow intermittently into a water reservoir, depending on the amount of rainfall. When the rainfall is over and the drainage system is transporting less water, the stored water is released back into the system.
  • the volume flow at the outlet is usually constant and is determined by the size of the outlet and other factors.
  • Stormwater overflow basins are also used for stormwater treatment and for the settling of pollutants. Usually in combination with pumping stations and, if necessary, additional retention basins to achieve a more even flow.
  • equalization and storage tanks are used in the wastewater systems of all major industrial sites. This can be done close to the process, i.e., at wastewater generators, or as upstream or intermediate stations in wastewater treatment plants.
  • the object of the present invention is to provide a technically simple, cost-effective and low-maintenance option for a directed and/or forced supply of rainwater to at least one retention unit of a building arrangement for the at least temporary storage of rainwater in a water-storing material of the retention unit, wherein the amount of water accumulating via the roof and/or facade surface and supplied to the retention unit via a roof and/or facade drainage system can be optimally distributed, defined and fed into the retention unit with as constant a volume flow and/or constant flow velocity as possible.
  • a regulating unit for regulating the feed of rainwater into the retention unit, which has a water reservoir, at least one supply line for filling the water reservoir during a filling phase with rainwater from the roof and/or facade surface of the building and at least one discharge line for emptying the water reservoir during an emptying phase, wherein the rainwater drained from the water reservoir during the emptying phase can be fed to the retention unit for temporary storage in the water-storing material and wherein the regulating unit for emptying the water reservoir is designed according to the siphoning principle.
  • the regulating unit according to the invention is designed for use in a building arrangement of the type according to the invention and comprises a siphon with at least one siphon pipe for emptying a water reservoir of the regulating unit.
  • the water reservoir which is intended to collect rainwater from a roof and/or facade surface of the building, is connected to a roof and/or facade drainage system of the building via at least one water-carrying connection and/or pipe.
  • the regulating unit is further connected or linked to a water distribution device, for example a water distribution system consisting of pipes with a central inlet and outlet holes on the underside, in order to feed the rainwater drained from the water reservoir during the emptying phase evenly into the retention unit or to supply it in an evenly distributed manner to the water-storing material of the retention unit.
  • a water distribution device for example a water distribution system consisting of pipes with a central inlet and outlet holes on the underside, in order to feed the rainwater drained from the water reservoir during the emptying phase evenly into the retention unit or to supply it in an evenly distributed manner to the water-storing material of the retention unit.
  • the invention proposes for the first time a system with a regulating unit for regulating the feed of rainwater into a retention unit of a retention arrangement, in which a water-storing container of the regulating unit serves as a water reservoir for collecting rainwater is provided and the emptying of the container is based on the Pythagorean cup technique or the siphon principle.
  • the rainwater stored in the water-storing tank of the regulating unit is drained via at least one siphoning device and solely by utilizing hydrostatic pressure.
  • the water reservoir of the regulating unit is emptied automatically at intervals in a surge, without the need for monitoring.
  • the siphon can be formed by a U-shaped siphon pipe having a suction line and a discharge line connected to the suction line via a line bend.
  • the suction line has an opening at the free end adjacent to the tank bottom, which forms the siphon inlet.
  • the suction line extends upwards in the water reservoir from the siphon inlet and, at a certain distance from the tank bottom, merges into the line bend, to which the discharge line is connected.
  • the discharge line extends inside the water tank, preferably parallel to the suction line, downwards from the line bend and is led out through the tank bottom of the water reservoir.
  • the discharge line has a siphon outlet. In order to empty the tank, the water level must first rise when the water reservoir is filled.
  • the siphon tube can also be formed by a water level tube guided through the container bottom, onto which a bell is placed. Drainage occurs via the water level tube when the water in the bell rises as the reservoir fills and reaches an opening in the water level tube below the bell, allowing the water to overflow into the water level tube.
  • a stop mechanism with at least one stop element is formed, which leads to a safe interruption of the suction via the siphon, which is particularly advantageous when the inlet volume flow into the water reservoir and the siphon volume flow with which the water reservoir is emptied are close to each other.
  • the stop element can be flooded with rainwater when the water reservoir is filled and is then at least partially emptied when the water reservoir is emptied using a siphon pipe of the siphon.
  • the stop element can be designed as a buoyancy body, wherein a change in position of the stop element is caused by buoyancy forces in the surrounding rainwater of the water reservoir.
  • the suction of ambient air via the stop element into the siphoning pipe results in an interruption of the emptying of the water reservoir via the siphoning pipe.
  • the regulating unit according to the invention accordingly comprises a siphon with at least one siphon pipe for emptying the water reservoir, wherein a stop mechanism with at least one stop element is provided at the siphon inlet of the siphon pipe for safely interrupting the suction via the siphon pipe.
  • the stop mechanism can, in particular, comprise a cup as a stop element that is closed at the bottom and sides and open at the top. If the water level in the reservoir rises when filled with rainwater, the cup is flooded.
  • the cup is partially positioned below a siphoning pipe of the siphon, with the siphoning pipe's inlet dipping into the cup from above. When the water reservoir is emptied, the cup is then at least partially emptied along with the siphoning pipe.
  • the siphon inlet is sealed off from the water level in the reservoir by the bottom and sides of the cup. Rainwater cannot then flow from the reservoir into the cup, and the suction of rainwater via the siphon pipe is interrupted.
  • a change in position of the stop element relative to the siphon inlet can be brought about by buoyancy forces acting on the stop element.
  • the density of a cup provided as a stop element or of the cup material can be greater than the density of the rainwater, wherein the density of the cup material can be, for example, between 1.2 and 1.6 g/cm 3 , in particular between 1.35 and 1.5 g/cm 3 .
  • the cup can be made of a plastic material, furthermore, for example, of polyvinyl chloride.
  • the suction of ambient air via the stop element into the siphon pipe can result in an interruption of the emptying of the water reservoir via the siphon.
  • the siphon can, for example, have at least two siphon pipes that are at different distances from the bottom of the water reservoir.
  • a first siphon pipe with a larger pipe diameter and a second siphon pipe with a smaller pipe diameter can be provided.
  • the siphon pipes open into a common outlet line of the siphon.
  • the siphon inlet of the second siphon pipe can be at a greater distance from the bottom of the water reservoir than the siphon inlet of the first siphon pipe.
  • a stop mechanism with a cup as a stopper element can be designed at the siphon inlet of the second siphon pipe.
  • control unit provided according to the invention can be provided as a structurally simple and self-sufficient unit that can be easily used at different locations.
  • the Pythagorean cup technique or the siphoning principle, enables energy-independent emptying of the regulating unit's water reservoir and the supply of rainwater to the retention unit without the need for motor drive power for pumps. Emptying or feeding rainwater into the retention unit requires no mechanically moving elements/components, resulting in a technically simple, cost-effective, and low-maintenance water supply option.
  • the regulating unit is designed for vertical water retention or water retention in the water reservoir or water storage of the regulating unit until the beginning of the emptying phase of the water reservoir and to equalize the amount of precipitation to be fed into the retention unit, particularly during heavy rainfall events.
  • Emptying via the drainage of the water reservoir can occur, in particular, at essentially the same flow velocity and the same volume flow of the precipitation water.
  • the rainwater can be fed with a uniform volume flow from the regulating unit to a water distribution device, which supplies the water to the retention unit.
  • the water reservoir is emptied with a time delay or in pulses after the start of the filling phase of the water reservoir and only after a predetermined filling level of the water reservoir has been reached.
  • a water distribution device can be connected to the regulating unit.
  • the distribution device can be designed as a pipe arrangement with perforated pipes or as a slotted plate or the like.
  • the targeted design of the outlet holes in the pipes or slots in the slotted plate i.e., the number, placement, dimensions, and/or shape of the outlet holes or slots, can promote optimal, fast, efficient, and uniform water distribution.
  • the rainwater is fed to the regulating unit via the discharge from the water reservoir of the distribution device, from where it is fed into the retention unit in as even a distribution as possible.
  • the water distribution device and the control unit can be firmly connected to each other and form a compact unit.
  • the rainwater can be fed into the retention unit unaltered from the regulating unit and, if necessary, via the water distribution device, or additives, pH regulators, and/or water purifying substances or other substances can be added to the rainwater before feeding using a dosing device.
  • the dosing device can be connected to the regulating unit and/or the retention unit and form a compact component unit with the regulating unit and/or the retention unit.
  • strainers or similar devices can be installed, particularly without having to adapt or modify the design of the retention unit.
  • the regulating unit can have a filter device for pre-filtering the rainwater before or upon feeding it into the water reservoir and/or a strainer, and/or be connectable to a filter device or strainer.
  • the regulating unit is a module separate from the retention unit, consisting of a water reservoir as well as a supply and discharge line and, if necessary, further components.
  • the regulating unit can be fluidically or flow-conductingly connected to the retention unit, in particular with the interposition of a water distribution device, it can also be independently maintained or equipped with additional functions.
  • the regulating unit then forms a structural unit that can be decoupled from the retention unit.
  • the dimensions of the water reservoir and the design of a water distribution unit can be easily adapted to the structural conditions of the building arrangement according to the invention, in particular to different amounts of precipitation that must be absorbed by the regulating unit and passed on to at least one retention unit.
  • the retention unit can also be designed in a modular manner, in particular wherein the retention unit comprises a supporting outer shell and a water-storing filling, and the water-storing filling can consist of at least one mineral material and/or comprise at least one mineral material.
  • the water-storing filling can consist of at least one mineral material and/or comprise at least one mineral material.
  • a water-storing material selected from the group of granules, in particular pumice granules and/or lava granules, and/or perlite can be used as the water-storing filling.
  • the grain size of the granules can be between 0.5 and 40 mm, preferably up to 10 mm, more preferably up to 2 mm.
  • the bulk density of the granules can be between 50 and 2,000 kg/m 3 , preferably between 700 and 1,400 kg/m 3 , in particular between 850 and 1,250 kg/m 3 or between 80 and 800 kg/m 3 .
  • the bulk density of perlite for example, is approximately 85 kg/m 3 .
  • the bulk density of sand for example, is 1,400 kg/m 3 .
  • the bulk density can be at least 800 kg/m 3 if, for example, pumice or lava granules are used as water storage materials.
  • Typical values for the water storage capacity of the water storage material can be in the range between 30 wt% and 300 wt% if, for example, pumice or lava granules are used as water storage material.
  • the time until the maximum water mass is stored in the pore structure can be less than 1 hour, preferably less than 30 minutes, more preferably 15 minutes and/or more than 10 minutes.
  • water can escape from the retention unit by gravity, wherein at least 80% by weight, preferably at least 90% by weight, more preferably at least 95% by weight, of the water stored in the retention unit can be stored in the retention unit over a water retention period of at least 10 minutes, preferably of at least 15 minutes, more preferably of at least 20 minutes, particularly preferably of at least 1 hour.
  • the residual moisture content of a retention unit after water leakage may be less than 20 wt.%, preferably less than 15 wt.%.
  • the retention unit can comprise or be formed from at least one self-supporting structural element, in particular designed as a bulk material cassette or lattice girder, into which a water-storing material, in particular selected from the group of granules and/or mineral materials, further in particular selected from the group of pumice or lava granules, is accommodated as bulk material.
  • the structural element can have openings for ventilation, in particular for the flow of ambient air through a bed of water-storage material and/or for the passage of water into and/or out of the bed. Liquid water can also flow or drip through the openings when the water-storage material is saturated.
  • the feeding of rainwater from the regulating unit into the retention unit preferably takes place from above onto a water-storing material of the retention unit, in particular in drop form and/or with the same volume flow, via a plurality of outlet openings or slots of a water distribution device.
  • a plurality of retention units can be fluidically connected to one another to retain rainwater in several retention units, whereby the fluidically connected retention units can form a retention network.
  • Each retention unit of the retention network can have a supporting outer shell into which a fill of a water-storing material is inserted.
  • the water-storing fill can consist of at least one mineral and/or comprise a mineral material.
  • all retention units of a retention system are modular in design, with each retention unit forming a preferably replaceable and self-contained functional unit within the retention system.
  • the retention units can then be fluidically connected to one another via supply and discharge lines. All retention units of a retention system can be of the same design.
  • the retention unit can be attached and/or held to a building wall of the building and then forms, in particular in the retention composite, a (partial) facade surface of the building.
  • the retention unit can also be arranged freestanding, i.e., not structurally connected to the building or attached to it.
  • the retention unit can form a freestanding sculptural element or a piece of refrigeration equipment, such as a cooling fountain or cooling island.
  • Water distribution or forwarding from one retention unit to several other retention units within a retention network is possible and advantageous, especially for temporarily storing large amounts of precipitation during heavy rainfall events in a retention system with multiple retention units.
  • Rainwater can be fed to several retention units for temporary storage using a control unit during the drainage phase.
  • the regulating unit is preferably arranged above at least one retention unit of the building arrangement, in particular above a plurality of retention units, and more particularly above all retention units of the building arrangement.
  • a retention network can be formed by a series of retention units arranged vertically one above the other, which can be fed with rainwater by a common regulating unit.
  • the regulating unit is then preferably arranged above the uppermost retention unit of a series of retention units arranged vertically one above the other in a retention network.
  • a regulating unit in principle, it is also possible for a regulating unit to be arranged or (interposed) between at least two retention units spaced apart from one another in the vertical direction.
  • the dimensioning of the regulation unit's water reservoir depends on the amount of rainwater to be collected, which is particularly dependent on the heavy rainfall quantities calculated by the German Meteorological Service (DWD) in relation to the connected roof and/or facade area.
  • the DWD's heavy rainfall classification distinguishes between heavy rain (water volumes of 15 to 25 l/ m2 in one hour or 20 to 35 l/ m2 in six hours), severe heavy rain (water volumes of 25 to 40 l/ m2 in one hour or 35 to 60 l/ m2 in six hours), and extremely heavy heavy rain (water volumes of more than 40 l/ m2 in one hour or more than 60 l/ m2 in six hours).
  • the siphoning system is particularly designed or configured for a volume flow of the rainwater supplied to the water reservoir between preferably at least 5 l/(h*m 2 ) and preferably at most 250 l/(h*m 2 ), more preferably between at least 10 l/(h*m 2 ) and at most 100 l/(h*m 2 ), based on the area in [m 2 ] of a rainwater collection area connected or connectable to the regulating unit, in particular a roof and/or facade area of a building.
  • the design is such that if the supplied volume flow of rainwater is below the minimum value, emptying according to the siphon principle via the siphon pipe does not start completely. If the water supply exceeds the maximum value, the emptying capacity of the regulating unit designed as a siphon is not sufficient to discharge the volume flow supplied to the water reservoir without the water reservoir filling further.
  • the regulating unit as an independent module in a retention network with several retention units if the total storage volume of the water reservoir, based on the area in [m2] of a rain collection area connected or connectable to the regulating unit, in particular a roof and/or facade area of a building, is between 1 l/m 2 and 5 l/m 2 , preferably between 2 l/m 2 and 3 l/m 2 .
  • the net volume of rainwater drained from the water reservoir during a draining phase is between 1 l/m 2 and 3 l/m 2 , preferably between 1.5 l/m 2 and 2 l/m 2 , further based on the completion of the filling of the water reservoir at the start of the draining phase.
  • the net volume is determined by stopping the water supply to the water reservoir after the siphon has started or the water reservoir has been drained according to the siphon principle via the siphon pipe and determining the volume that the siphon has drained from the water reservoir.
  • the net emptying time of the water reservoir during a draining phase can be between 30 seconds and 120 seconds, preferably approximately 60 seconds, based on the completion of filling of the water reservoir at the beginning of the draining phase.
  • the net emptying time refers to the time the siphon operates after starting, provided no further water is added to the water reservoir.
  • the net volume and the net emptying time result in a net emptying capacity of the siphoning system implemented with the regulating unit based on the area of a control collecting area connected or connectable to the regulating unit, in particular a roof and/or facade area of a building, preferably between 20 l/(m 2 *h) and 250 l/(m 2 *h), more preferably between 40 l/(m 2 *h) and 120 l/(m 2 *h), particularly preferably between 60 l/(m 2 *h) and 100 l/(m 2 *h), in particular between 80 l/(m 2 *h) and 100 l/(m 2 *h).
  • the control unit can also be equipped with multiple siphon pipes, which can be of the same or different dimensions.
  • multiple siphon pipes with different pipe diameters can be provided. If multiple siphon pipes are used, the respective siphon inlet can also be located at different fill levels in the water reservoir. This makes it easy to respond to varying amounts of precipitation that can be fed into the water reservoir during heavy rainfall events.
  • a first siphoning pipe with a larger pipe diameter can also be provided, the siphoning inlet of which is further away from the bottom of the water reservoir than the siphoning inlet of a second siphoning pipe with a preferably smaller pipe diameter, the second siphoning pipe being used for the residual emptying of the container.
  • an overflow can be installed at the reservoir, through which the rainwater is drained if the net capacity of the regulating unit is insufficient to protect the reservoir from overflow during high rainfall.
  • the overflow can be implemented via a separate overflow pipe located above the siphon pipe.
  • the overflow can be hydrostatically connected to the water discharge of the downpipe.
  • the container forming the water reservoir may have a drip drain at the bottom of the container for residual emptying of the container.
  • Fig. 1 is shown schematically a building arrangement 1 with at least one building 3 having a roof area 2.
  • retention units 4 arranged in vertical rows one above the other are provided for retaining rainwater 5 in a water-storing material 6 of the retention units 4.
  • the retention units 4 are attached and/or held to a building wall of the building 3 and form partial facade surfaces of the building 3 in the retention composite. Otherwise, all retention units 4 can be designed identically.
  • each retention unit 4 can be formed from a supporting body 7 as an outer shell and a filling in the body made of the water-storing material 6.
  • the water-storing material 6 can preferably be selected from the group of granules, in particular pumice granules and/or lava granules.
  • the retention unit 4 is modular and forms a retention module, namely an exchangeable and self-contained Functional unit in the retention network consisting of a plurality of retention units 4.
  • the retention units 4 of a retention network are connected to one another in a flow-conducting manner via a pipe network in order to distribute rainwater 5 as evenly as possible in the retention units 4 of the retention network and to store it at least temporarily.
  • Each row of interconnected and vertically stacked retention units 4 is assigned a regulating unit 8.
  • the regulating unit 8 is designed and provided for regulating the feed of rainwater 5 into at least one retention unit 4, in which Fig. 1
  • each of the regulating units 8 is fed into the uppermost retention unit 4 of a retention row.
  • the regulating unit 8 has a supply line 9, which is connected in a flow-conducting manner to a roof drainage system 10 of the building 3. This makes it possible to first feed rainwater 5 from the roof surface 2 of the building 3 via the roof drainage system 10 to the regulating unit 8 and then, via the regulating unit 8, into the uppermost retention unit 4 of the retention row.
  • the regulating unit 8 By connecting the regulating unit 8 to the roof drainage system 10, it is ensured that preferably all of the precipitation water that reaches the roof surface 2 during a (heavy) rainfall event can be evenly supplied and fed to the retention units 4 via the regulating units 8 in order to ensure optimal absorption and distribution of the precipitation water 8 in or onto the retention units 4.
  • the regulation units 8 are designed as modular units that can be decoupled from the retention units 4.
  • the regulating unit 8 has a water reservoir 11 formed by an upwardly open water container with a container bottom 12.
  • a closed-top design of the water reservoir 11 is also possible.
  • the water reservoir 11 is connected via the supply line 9 during a filling phase (schematically shown in Fig. 3 shown by the arrow 13) with rainwater 5 from the roof drainage system 10.
  • the water reservoir 11 can be drained via a drain line 14 during a draining phase (see arrow 15 in Fig. 3 ).
  • the rainwater 5 from the water reservoir 12 is fed to at least one retention unit 4 for temporary storage.
  • Fig. 3 shows schematically the filling of the water reservoir 11 and its subsequent emptying using the siphoning principle.
  • the accumulating rainwater 5 is first collected via the supply line 9 in the water reservoir 11.
  • the container forming the water reservoir 11 is designed according to the functional principle of the Pythagorean cup.
  • the container has an outlet in the container base 12, in which a siphon pipe 16 is installed.
  • the siphon pipe 16 forms a siphon for emptying the water reservoir 11.
  • the siphon pipe 16 has a suction line 17 and an outlet line 19 connected to the suction line 17 via a pipe bend 18, which is connected to the discharge line 14 of the regulating unit 8 or merges into it. This is shown in Fig. 4 shown.
  • the suction line 17 has an opening at its free end adjacent to the tank bottom 12, forming a siphon inlet 21.
  • the suction line 17 extends upwards in the water reservoir 11 from the siphon inlet 21 and, at a certain distance from the tank bottom 12, merges into the pipe bend 18, to which the outlet line 19 is connected.
  • the outlet line 19 extends downwards inside the water reservoir 11, preferably parallel to the suction line 17, from the pipe bend 18 and is led outward through the tank bottom 12 of the water reservoir 11 and/or connected to the discharge line 14 in the region of the tank bottom 12.
  • a siphon outlet 22 is formed by the outlet opening of the discharge line 14 outside the water reservoir 11.
  • the water level To empty the water reservoir 11, the water level must first rise when filling the water reservoir 11, which leads to a simultaneous rise in the water column in the suction line 17 according to the principle of communicating pipes.
  • the water column in the suction line 17 reaches the height of the pipe bend 18, the rainwater 5 overflows into the outlet line. 19 and subsequently to an automatic emptying of the water reservoir 11 via the suction line 17 and the outlet line 19 as well as the discharge line 14, until the water level in the water reservoir 11 has dropped to the height of the siphon inlet 21.
  • the water column breaks off and the emptying automatically stops.
  • the emptying phase begins (see arrow 15 in Fig. 3 ).
  • the siphon only starts fully when the water supply to the water reservoir 11 reaches a certain volume flow value and the fill level in the water reservoir 11 has reached the upper inner edge of the pipe bend 18 due to further supply of rainwater 5 and the pipe bend 18 is completely filled with water.
  • the rainwater 5 is then pressed through the suction pipe 17 under the influence of gravity and a suction is created as it flows downwards.
  • This suction sucks the rainwater 5 out of the water reservoir 11 via the siphon opening 21 until the fill level in the water reservoir 11 has sunk to the level of the siphon opening 21 and the suction effect stops.
  • the siphon sucks the rainwater 5 out of the water reservoir 11 in pulses and evenly.
  • the interpretation of the Fig. 4 The system shown was carried out for a roof area of 15 m 2 as an example. Assuming a heavy rainfall event of 40 l/(m 2 *h), this results in a volume flow of 600 l/h. The total volume of the water reservoir 11 is approximately 31.5 l.
  • the siphon operates in a volume flow range, based on the water supply, of 170 l/h to 1,320 l/h. Below a water supply of 170 l/h, the siphon does not start fully; above a water supply of 1,320 l/h, the performance of the siphon is no longer sufficient to discharge the volume flow entering the water reservoir 11 without the water reservoir 11 filling further.
  • the emptying of the water reservoir 11 starts at a fill level of approximately 255 ml.
  • the net volume i.e. after the start of the siphon, the water supply is stopped and the volume determined that the siphon leads out of the water reservoir 11, is 22 l ⁇ 0.25 l.
  • the net emptying time i.e. the emptying time that the siphon realizes after starting, if no further water is introduced into the water reservoir 11, is 60 s ⁇ 5 s.
  • the net performance range of the suction lifter is calculated from the net volume and the net emptying time, taking into account the error ranges mentioned above, from 1,205 to 1,457 l/h.
  • Rainwater 5 is fed into the retention unit 4 from above, in particular in droplets and/or with a constant volume flow, onto the bed of water-storing material 6 of the retention unit 4.
  • the regulating unit 8 is connected to a water distribution device 23, which in the embodiment shown is formed by a pipe system with a plurality of distribution pipes 24, which are fed at the top via a central inlet connected to the discharge line 14 and which can have outlet holes on their underside for optimal, fast, efficient, and uniform water distribution of the rainwater 5 upon feeding into the retention unit 4.
  • the design of the outlet holes (number, placement, shape, or the like) can be targeted to promote particularly uniform water distribution.
  • the control unit 8 enables uniform emptying of the water reservoir 11 according to the siphoning principle, energy-independent, in particular, without the need for motor drive power for pumps and without mechanically moving elements/components.
  • the emptying of the water reservoir 11 occurs in pulses when a certain fill level is reached. This avoids peak loads in the water supply of rainwater 5 to the retention unit 4.
  • siphon pipes 16 may also be provided, which may have the same dimension or different dimensions, wherein siphon openings 21 of the siphon pipes 16 may be arranged at the same or different heights in the water reservoir 11.
  • a drip drain 25 can be provided in the container bottom 12 for emptying a residual amount of the rainwater 8 that is not captured by the siphoning system during emptying.
  • a separate overflow pipe 26 can be provided, which can be hydrostatically connected to a water discharge of a rainwater downpipe.
  • Fig. 5 shows an alternative embodiment of a siphon of a control unit 8 with a water level pipe as the siphon pipe 16, which extends through the container base 12.
  • a bell 27 is placed over the siphon pipe 16. Emptying via the siphon pipe 16 begins when the water in the bell 27 rises as the water reservoir 11 is filled and an opening in the siphon pipe 16 below the bell 27 is reached, allowing water to overflow into the siphon pipe 16. When the fill level of the water reservoir 11 reaches the bell lid, the siphon reaches its maximum emptying capacity.
  • the Figs. 6 to 9 show schematically embodiments of a regulating unit 8 with a stop mechanism for safely interrupting the suction via a suction lifter of the regulating unit 8, wherein the suction lifter is in the Fig. 6 and 7 shown embodiment by a siphon tube 16 and in the case of the Fig. 8 and 9 In the embodiment shown, it is formed by two siphon pipes 16, 29.
  • the stop mechanism leads to an improvement in the stop behavior or to the reliable interruption of the suction of rainwater 5 from the water reservoir 11 via the siphon, particularly when the inlet volume flow and the siphon volume flow are close to one another.
  • the stop mechanism is formed by a cup 28 as a stop element.
  • Fig. 6 shows the regulating unit 8 at the beginning of an emptying phase of the water reservoir 11, whereby the water level can drop depending on the inflow via the supply line due to the suction via the siphon 16 during the emptying phase.
  • the cup 28 can be made of a material with a higher density than rainwater 5.
  • the cup 28 can, for example, be made of polyvinyl chloride or another polymer material with a higher density than rainwater 5.
  • a recess can be provided at the lower edge of the suction line 17, preventing the suction line 17 from being blocked by the cup bottom when it hits the suction line 17 from below as it rises in the rainwater 5. Air can be sucked in through the recess 35.
  • the distance between the upper edge 36 of the cup and the tank bottom 12 of the water reservoir 11 is greater than the distance between the siphon inlet 21 of the suction line 17 and the tank bottom 12. This defines the position of the cup 28 relative to the suction line 17. In particular, it is ensured that the cup 28 cannot dip laterally beneath the suction line 17.
  • the siphon inlet 21 of the suction line 17 is always located above the cup opening and is at least partially submerged in the cup 28.
  • FIG. 8 and 9 show an alternative embodiment of a suction lifter of a regulating unit 8, wherein the suction lifter is formed by a first suction lifter pipe 16 with a suction line 17, which has an opening at the free end adjacent to the container bottom 12, which forms a siphon inlet 21.
  • a second suction pipe 29 is connected to the first suction pipe 16, which has a suction line 30 with a smaller diameter than the suction line 17 of the first suction pipe 16. Furthermore, an opening is provided at the free End of the suction line 30, which forms a further siphon inlet 31, further away from the container bottom 12 of the water reservoir 11 than the opening at the free end of the suction line 17 or the siphon inlet of the first siphon pipe 16.
  • the conductor bend 18 is used in the Fig. 7
  • the embodiment shown is formed, for example, by a pipe bend 32 and a pipe connector 33, to which a pipe bend 34 of the further suction pipe 29 is connected.
  • the further pipe bend 34 is connected to the suction line 30 of the further suction pipe 29.
  • the water level in the suction lines 17, 30 rises evenly.
  • the water level in the suction lines 17, 30 reaches the overflow height of the respective siphon pipe 16, 29 into the common outlet line 19, the automatic emptying of the water reservoir 11 begins via both suction lines 17, 30.
  • the overflow height of the siphon pipes 16, 29 into the outlet line 19 can be at the same water level or at different water levels.
  • a cup 28 is provided as a stop element of a stop mechanism.
  • the cup 28 has a greater density than the liquid in the water reservoir 11 or the precipitation water 5. Due to the greater density, the cup 28 is in accordance with Fig. 8
  • the cup 28 is flooded with water, it rests on the container bottom 12 until the water level in the water reservoir 11 drops below the upper edge 36 of the cup when the water reservoir 11 is emptied.
  • the cup 28 is then emptied via the suction line 30 of the further suction siphon pipe 29 and the water level in the cup 28 drops compared to the water level of the rainwater 5 in the water reservoir 11.
  • the buoyancy force increases and the cup 28 begins to rise in the rainwater 5 until the cup bottom comes to rest against the siphon inlet 31 of the suction line 30 ( Fig. 9 ).
  • Air is then sucked in through the recess 35 at the lower edge of the suction line 30.
  • the suction of air through the suction line 30 subsequently leads to an interruption of the suction through the suction line 17 of the first siphon pipe 16.
  • a recess 35 at the lower edge of the suction line 30 ensures that there is no airtight contact of the cup base against the lower edge the suction line 30 when the cup 28 rises in the rainwater 5. Such an airtight contact of the cup bottom against the suction line 30 could result in a water column remaining in the suction line 30, thereby preventing the interruption of the suction via the main line 17.
  • the upper edge of the cup 36 is when the cup 28 rests on the container bottom 12 of the water reservoir 11 ( Fig. 8 ), sufficiently far above the siphon inlet 21 of the (first) suction line 17. This ensures that the water level is always above the lower edge of the suction line 17 during the emptying of the water reservoir 11 and thus the siphon inlet 21 of the suction line 17 is always in the water.
  • air is then sucked in via the suction line 30 of the further siphon pipe 29, which leads to a reliable interruption of the suction via the suction line 17 of the (first) siphon pipe 16.

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Abstract

Dargestellt und beschrieben ist eine Gebäudeanordnung (1) mit wenigstens einem eine Dach- und/oder Fassadenfläche (2) aufweisenden Gebäude (3), mit wenigstens einer Retentionseinheit (4) aufweisend ein wasserspeicherndes Material (6) zur zumindest temporären Speicherung von Niederschlagswasser (5) von der Dach- und/oder Fassadenfläche in dem wasserspeichernden Material (5) und mit wenigstens einer Regulierungseinheit (8) zur Regulierung der Einspeisung von Niederschlagswasser (5) in die Retentionseinheit (4). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Regulierungseinheit (8) ein Wasserreservoir (11), wenigstens eine Zuleitung (9) zur Befüllung des Wasserreservoirs (11) während einer Füllphase mit Niederschlagswasser (5) von der Dach- und/oder Fassadenfläche (2) und wenigstens eine Ableitung (14) zur Entleerung des Wasserreservoirs (11) während einer Entleerungsphase aufweist, wobei während der Entleerungsphase aus dem Wasserreservoir (11) abgeleitetes Niederschlagswasser (5) der Retentionseinheit (4) zur temporären Speicherung in dem wasserspeichernden Material (6) zuführbar ist und wobei die Regulierungseinheit (8) zur Entleerung des Wasserreservoirs (11) nach dem Saugheberprinzip ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Gebäudeanordnung mit wenigstens einem eine Dach- und/oder Fassadenfläche aufweisenden Gebäude, mit wenigstens einer Retentionseinheit aufweisend ein wasserspeicherndes Material zur zumindest temporären Speicherung von Niederschlagswasser von der Dach- und/oder Fassadenfläche in dem wasserspeichernden Material und mit wenigstens einer Regulierungseinheit zur Regulierung der Einspeisung von Niederschlagswasser in die Retentionseinheit. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Regulierungseinheit zur Verwendung in einer Gebäudeanordnung und eine Anordnung mit wenigstens einer Regulierungseinheit und mit wenigstens einer Retentionseinheit.
  • Das technische Anwendungsgebiet der Erfindung liegt mit Bereich der Bautechnik, speziell im Bereich der Fassadenflächen von Bauwerken, wobei der Begriff "Gebäude" im Sinne der Erfindung breit auszulegen ist und unter dem Begriff insbesondere Wohn- oder Geschäftsgebäude, Industriehallen, Schallschutzwände, Brücken oder dergleichen verstanden werden können.
  • Maßnahmen zur Rückhaltung von Regenwasser und Schutz vor Überschwemmungen rücken vermerkt ins Blickfeld von Architektur, Stadtplanung und Bauenden, da Extremereignisse, wie Starkregen und Überflutung, in der Folge des Klimawandels häufiger auftreten.
  • Besonders die Städte sind hierbei von zentraler Bedeutung. Durch die zunehmende Urbanisierung sind diese durch eine hohe bauliche Dichte und einen hohen Versiegelungsgrad gekennzeichnet. Der hohe Versiegelungsgrad, das geringe Versickerungspotenzial und die zunehmende Bodenverdichtung verstärken die Folgen von Starkregenereignissen.
  • Im Bereich der Regenwasserrückhaltung existieren aus dem Stand der Technik verschiedene Maßnahmen. Zum einen betrifft dies die Entsiegelung von Flächen, oberirdische oder unterirdische Versickerungsmaßnahmen, oberirdische Rückhaltung (in offenen Wasserflächen, Gräben, Rückhaltebecken, auf Dächern etc.), unterirdische Rückhaltung (in Zisternen, Rigolen etc.) oder auch temporärer Rückhalt auf Verkehrsflächen, auf Grünflächen und durch Dachbegrünung und Baumpflanzungen. Hinzu kommen direkte Gebäudeschutzmaßnahmen, wie ein Kanalrücklaufschutz oder Abdichtungen. Auf diese Weise werden unterschiedliche Wirkungen erzielt. Zum einen wird Wassereintritt vermieden. Zum anderen wird das Versickern von Wasser vereinfacht, Wasser verzögert eingeleitet oder Wasser umgelenkt.
  • Dachbegrünungen und Retentionsdächer werden im urbanen Raum vermehrt eingesetzt, letztere sind dabei vorrangig auf den Rückhalt von Regenwasser ausgerichtet. Beim zu erzielenden Wasserrückhalt bilden Substrattiefe sowie die Ausprägung der Dränageschicht von Retentionsdächern einflussreiche Faktoren. So kann das Wasser auf langen Wegen umgeleitet und eine Verzögerung des Abflusses erreicht werden. Viele Bestandsgebäude sind aufgrund statischer Anforderungen nicht für eine Retentionsdach geeignet, denn mit steigender Wasserspeicherkapazität steigt auch das Gesamtgewicht. Als grobe Näherung liegt das Gesamtgewicht extensiver Gründächer bei ca. 50 bis 70 kg/m2, intensivbegrünte Dachgärten können über 1.000 kg/m2 erreichen. Bei Starkregenereignissen sind Gründächer in Bezug auf das Rückhaltevermögen ein Baustein eines optimierten urbanen Regenwassermanagementsystems, können aber an ihre Grenzen stoßen, da die prozentuale Regenrückhaltung mit zunehmender Niederschlagsintensität abnimmt und der zusätzliche Niederschlag in der Folge direkt und ohne Verzögerung weitergeleitet wird.
  • Im Bereich der Stadtplanung und -entwicklung werden weltweit innovative Entwässerungskonzepte entwickelt. Bei diesen Konzepten steht die Versickerung und Ableitung von Niederschlagswasser im Zentrum der Maßnahmen. Spiel-, Sport- und andere öffentliche Plätze werden als höhengestaffelte Flächen geplant. Indem die Flächen tiefer gelegt und das Gefälle angepasst werden, dienen sie als temporäre Wasserbecken.
  • Solche Maßnahmen erfordern meist komplexe und aufwendige Baumaßnahmen. Größere Flächen müssen umgestaltet und Straßen einbezogen werden. Der Handlungsspielraum bezieht sich dabei meist auf öffentliche Flächen, der private Grund kann bei den Maßnahmen kaum in die Planungen integriert werden.
  • Maßnahmen zum Regenwasserrückhalt an Fassadenflächen können auch in vertikalen Begrünungskonzepten gesehen werden, da Pflanzen und Substrate Regenwasser aufnehmen und/oder für die Bewässerung nutzen. Bei diesen vertikal installierten Gärten findet ein Regenwasserrückhalt jedoch nur begleitend und in untergeordnetem Umfang statt. Großflächige Fassadengärten sind aufgrund des hohen Installations- und Pflegeaufwands zudem nur vereinzelt zu finden und sind dann aufgrund ihres hohen Eigengewichts zum Regenwasserrückhalt nicht geeignet.
  • Solche vertikalen Gärten werden meist nur in Form von Einzelprojekten als Kunst- oder Werbeobjekt installiert.
  • Aus der EP 4 053 348 A1 ist bereits eine Retentionsanordnung für den Rückhalt von Niederschlagswasser, insbesondere bei Starkregenereignissen, in urbanen, stark verdichteten Bebauungsgebieten, bekannt. Eine bevorzugte Ausführungsform der bekannten Retentionsanordnung sieht insbesondere die Verwendung vertikal angeordneter, modular ausgebildeter Retentionseinheiten vor, die als Kassettenelemente, bestehend aus einer tragenden Außenhülle und einem wasserspeichernden Kern aus mineralischen Materialien, an Gebäudewänden oder als freistehende skulpturale Elemente eingesetzt werden können. Die Wasserspeicherung erfolgt in einem wasserspeichernden Material der Retentionseinheit.
  • Eine Retentionseinheit der aus der EP 4 053 348 A1 bekannten Retentionsanordnung kann an eine Dach- und/oder Fassadenfläche eines Gebäudes einer Gebäudeanordnung anschließbar sein zur Ableitung von Niederschlagswassern zur Retentionsanordnung und zur zumindest temporären Speicherung von abgeleiteten Niederschlagswassern in der Retentionsanordnung.
  • Hierbei kann die Retentionseinheit eine Retentionsfassade eines Gebäudes der Gebäudeanordnung bilden. Es ist aber auch möglich, dass die Retentionsanordnung Niederschlagswasser von anderen benachbarten Gebäuden, Industriehallen, Schallschutzwänden oder Brücken oder dergleichen über eine entsprechende Leitungsführung empfängt.
  • Für eine Zuleitung von Niederschlagswasser kann die aus der EP 4 053 348 A1 bekannte Retentionsanordnung wenigstens eine technische Einrichtung aufweisen, die zur gerichteten und/oder erzwungenen und/oder gesteuerten und/oder geregelten Zufuhr von Niederschlagswasser an und/oder in die Retentionsanordnung ausgebildet ist.
  • Bei Starkregen können in kurzer Zeitdauer erhebliche Niederschlagsmengen auftreten, die bei direkter Einspeisung in die Retentionseinheit nicht oder nicht in ausreichender Menge vom wasserspeichernden Material aufgenommen werden können. Zudem können sich in Abhängigkeit von der Art der Zuführung des Niederschlagswassers in die Retentionseinheit Bereiche in der Retentionseinheit ausbilden, an denen das Niederschlagswasser bei der Einleitung in die Retentionseinheit vorbeiströmt und die damit nicht zum Retentionsvermögen der Retentionseinheit beitragen können. Für eine optimale Verteilung und Aufnahme von Niederschlagswassern in dem wasserspeichernden Material der Retentionseinheit ist es daher wichtig, die über Dach- und/oder Fassadenflächen anfallenden Wassermengen möglichst gleichmäßig, das heißt mit möglichst gleichbleibendem Volumenstrom und möglichst ohne Belastungsspitzen, in die Retentionseinheit einzuspeisen.
  • Zur Vergleichmäßigung von Volumenströmen, insbesondere in Bezug auf einen diskontinuierlichen Volumenstrom im Eintrag und einen konstanten bzw. definierten Volumenstrom im Austrag, sind aus der Abwasserwirtschaft verschiedene Verfahren bekannt.
  • Um bei starken Regenfällen Überschwemmungen zu vermeiden, werden unter anderem Regenüberlaufbecken, oberirdische oder unterirdische Tanks, Rigolen oder ähnliches eingesetzt, die das überschüssige Wasser auffangen und speichern können. Das Wasser kann dabei diskontinuierlich in einen Wasserspeicher einfließen, je nach anfallender Regenmenge. Wenn das Regenereignis vorbei ist und das Entwässerungssystem weniger Wasser transportiert, wird das gespeicherte Wasser wieder in das System abgegeben. Der Volumenstrom im Auslauf ist dabei meist konstant und wird durch die Größe des Auslasses und andere Faktoren bestimmt.
  • Des Weiteren werden Regenüberlaufbecken auch zur Regenwasserbehandlung und zur Absetzung von Schmutzstoffen eingesetzt. Meist in Kombination mit Pumpwerken und gegebenenfalls weiteren Rückhaltebecken, um auch hier eine Vergleichmäßigung der Abflüsse zu erreichen.
  • Zur Vergleichmäßigung der Zulaufströme kommen Ausgleichs- und Stapeltanks in den Abwassersystemen aller größeren Industriestandorte zum Einsatz. Dies kann prozessnah erfolgen, also auch bei den Abwassererzeugern, oder auch in Form von vor- oder zwischengeschalteten Stationen der Abwasserbehandlungsanlagen.
  • Darüber hinaus existieren Durchlaufanlagen zur Abwasserreinigung, die ebenfalls eine Vergleichmäßigung der Volumenströme erzeugen. Da das Abwasser vor der Einleitung in die Kanalisation gemäß gesetzlichen Vorgaben gereinigt und aufbereitet werden muss, wird das Wasser in einem Vorlagebehälter gepuffert, um eine Vergleichmäßigung hinsichtlich Konzentration und Volumenstrom zu erreichen. Mit einer Pumpstation wird das Abwasser dann auf die Einlaufhöhe einer Durchlaufanlage angehoben. Anschließend durchläuft es diese in freiem Gefälle ohne jegliche Scherbeanspruchung. Je nach verfügbarer Bauhöhe und Art der gebildeten Schlämme können diese mit einem Absetzzyklon oder einem Kompaktklärer vom Abwasser abgetrennt werden. Der sedimentierte Nassschlamm wird dann in einem Schlammeindicker weiter verdichtet.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine technisch einfache, kostengünstige und wenig wartungsaufwendige Möglichkeit für eine gerichtete und/oder erzwungene Zuleitung von Niederschlagswassern zu wenigstens einer Retentionseinheit einer Gebäudeanordnung für die zumindest temporäre Speicherung von Niederschlagswassern in einem wasserspeichernden Material der Retentionseinheit zur Verfügung zu stellen, wobei die über die Dach- und/oder Fassadenfläche anfallende und über eine Dach- und/oder Fassadenentwässerung der Retentionseinheit zugeführte Wassermenge optimal verteilt, definiert und mit möglichst gleichbeliebendem Volumenstrom und/oder gleichbleibender Strömungsgeschwindigkeit in die Retentionseinheit einspeisbar ist.
  • Darüber hinaus ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Regulierungseinheit zur Zuleitung von Niederschlagswassern zu einem wasserspeichernden Material einer Retentionseinheit einer Gebäudeanordnung für die zumindest temporäre Speicherung der Niederschlagswasser in dem wasserspeichernden Material bereitzustellen, die in technisch einfacher, kostengünstiger und wenig wartungsaufwendiger Weise eine Vergleichmäßigung der anfallenden Niederschlagsmengen für eine definierte und gleichmäßige Zuführung in die Retentionseinheit zulässt.
  • Weiter ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in einfacher Weise die Ableitung von Niederschlagswassern aus der Regulierungseinheit zu regeln und zu vergleichmäßigen.
  • Die vorgenannten Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine Gebäudeanordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, durch eine Regulierungseinheit mit den Merkmalen von Anspruch 13 und durch eine Anordnung mit wenigstens einer Regulierungseinheit und mit wenigstens einer Retentionseinheit mit den Merkmalen von Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Erfindungsgemäß wird zur Regulierung der Einspeisung von Niederschlagswasser in die Retentionseinheit eine Regulierungseinheit vorgeschlagen, die ein Wasserreservoir, wenigstens eine Zuleitung zur Befüllung des Wasserreservoirs während einer Füllphase mit Niederschlagswasser von der Dach- und/oder Fassadenfläche des Gebäudes und wenigstens eine Ableitung zur Entleerung des Wasserreservoirs während einer Entleerungsphase aufweist, wobei das während der Entleerungsphase aus dem Wasserreservoir abgeleitete Niederschlagswasser der Retentionseinheit zur temporären Speicherung in dem wasserspeichernden Material zuführbar ist und wobei die Regulierungseinheit zur Entleerung des Wasserreservoirs nach dem Saugheberprinzip ausgebildet ist.
  • Die erfindungsgemäße Regulierungseinheit ist zur Verwendung in einer Gebäudeanordnung der erfindungsgemäßen Art ausgebildet und weist einen Saugheber mit wenigstens einem Saugheberrohr zur Entleerung eines Wasserreservoirs der Regulierungseinheit auf. Das Wasserreservoir, das zur Aufnahme von Niederschlagswasser von einer Dach- und/oder Fassadenfläche des Gebäudes vorgesehen ist, ist über wenigstens eine wasserführende Verbindung und/oder Leitung an eine Dach- und/oder Fassadenentwässerung des Gebäudes angeschlossen.
  • Die Regulierungseinheit ist weiter insbesondere angeschlossen bzw. verbunden mit einer Wasserverteilereinrichtung, beispielsweise einem Wasserverteilersystem aus Rohren mit einem zentralen Zulauf und Austrittslöchern auf der Unterseite, um das während der Entleerungsphase aus dem Wasserreservoir abgeleitete Niederschlagswasser gleichmäßig in die Retentionseinheit einzuspeisen bzw. gleichmäßig verteilt dem wasserspeichernden Material der Retentionseinheit zuzuführen.
  • Mit der Erfindung wird erstmals ein System mit einer Regulierungseinheit zur Regulierung der Einspeisung von Niederschlagswassern in eine Retentionseinheit einer Retentionsanordnung vorgeschlagen, bei dem ein wasserspeichernder Behälter der Regulierungseinheit als Wasserreservoir zur Aufnahme von Niederschlagswassern vorgesehen ist und die Entleerung des Behälters auf der Technik des pythagoreischen Bechers bzw. des Saugheberprinzips basiert.
  • Die Technik des pythagoreischen Bechers bzw. das Saugheberprinzip ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt, wird erfindungsgemäß aber erstmals für die Regulierung der Wassereinspeisung von Niederschlagswassern in Retentionseinheiten einer Retentionsanordnung vorgeschlagen.
  • Bei dem Saugheberprinzip erfolgt das Ableiten der in dem wasserspeichernden Behälter der Regulierungseinheit gespeicherten Niederschlagswassers über wenigstens einen Saugheber und lediglich unter Ausnutzen des hydrostatischen Drucks. Unter Ausnutzung des Heberprinzips wird das Wasserreservoir der Regulierungseinheit in Intervallen in einem Schwall automatisch und ohne nötige Überwachung entleert.
  • Der Saugheber kann durch ein U-förmig ausgebildetes Saugheberrohr gebildet sein, das eine Saugleitung und eine über einen Leitungsbogen mit der Saugleitung verbundenen Ableitung aufweist. Die Saugleitung weist am freien Ende benachbart zum Behälterboden eine Öffnung auf, die den Hebereinlauf bildet. Die Saugleitung erstreckt sich im Wasserreservoir vom Hebereinlauf nach oben und geht mit einem bestimmten Abstand zum Behälterboden in den Leitungsbogen über, an den sich die Ableitung anschließt. Die Ableitung erstreckt sich im Inneren des Wasserbehälters vorzugsweise parallel zur Saugleitung von dem Leitungsbogen nach unten und ist durch den Behälterboden des Wasserreservoirs nach außen geführt. Am freien Ende außerhalb des Behälters weist die Ableitung einen Heberauslauf auf. Für die Entleerung des Behälters muss der Wasserstand beim Füllen des Wasserreservoirs zunächst ansteigen, was zu einem gleichzeitigen Anstieg der Wassersäule in der Saugleitung nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren führt. Erreicht die Wassersäule in der Saugleitung die Höhe des Leitungsbogens, kommt es zu einem Überlauf des Niederschlagswassers in die Ableitung und nachfolgend zu einer automatischen Entleerung des Behälters über die Saugleitung und die Ableitung, bis der Wasserstand im Wasserreservoir auf die Höhe des Hebereinlaufs abgesunken ist. Hier reißt die Wassersäule ab und die Entleerung kommt automatisch zum Erliegen.
  • Bei einer anderen Ausführungsform eines Saughebers kann das Saugheberrohr auch gebildet sein durch ein durch den Behälterboden geführtes Wasserstandsrohr, auf das eine Glocke aufgestülpt ist. Die Entleerung erfolgt über das Wasserstandsrohr, wenn das Wasser in der Glocke bei der Befüllung des Wasserreservoirs ansteigt und eine Öffnung des Wasserstandsrohrs unterhalb der Glocke erreicht, so dass das Wasser in das Wasserstandsrohr überlaufen kann.
  • Am Hebereinlauf eines Saugheberrohrs ist ein Stoppmechanismus mit wenigstens einem Stoppelelement ausgebildet, das zu einer sicheren Unterbrechung der Absaugung über den Saugheber führt, was insbesondere von Vorteil ist, wenn der Zulaufvolumenstrom in das Wasserreservoir und der Saughebervolumenstrom, mit dem das Wassereservoir entleert wird, nah beieinander liegen.
  • Insbesondere kann das Stoppelement bei der Befüllung des Wasserreservoirs mit Niederschlagswasser geflutet werden und wird dann bei der Entleerung des Wasserreservoirs mit einem Saugheberrohr des Saughebers zumindest teilweise entleert.
  • Das Stoppelement kann als Auftriebskörper ausgebildet sein, wobei eine Lageänderung des Stoppelements durch Auftriebskräfte im umgebenden Niederschlagswasser des Wasserreservoirs bewirkt wird.
  • Insbesondere hat das Ansaugen von Umgebungsluft über das Stoppelement in das Saugheberrohr eine Unterbrechung der Entleerung des Wasserreservoirs über das Saugheberrohr zur Folge.
  • Die erfindungsgemäße Regulierungseinheit weist dementsprechend einen Saugheber mit wenigstens einem Saugheberrohr zur Entleerung des Wasserreservoirs auf, wobei ein Stoppmechanismus mit wenigstens einem Stoppelement am Hebereinlauf des Saugheberrohrs zur sicheren Unterbrechung der Absaugung über das Saugheberrohr vorgesehen ist.
  • Der Stoppmechanismus kann insbesondere einen nach unten und seitlich geschlossen und nach oben hin offen ausgebildeten Becher als Stoppelement aufweisen. Steigt der Wasserstand im Wasserreservoir bei der Befüllung mit Niederschlagswasser, wird der Becher geflutet.
  • Der Becher ist bereichsweise unterhalb eines Saugheberrohrs des Saughebers angeordnet, wobei der Hebereinlauf des Saugheberrohrs in den Becher von oben eintaucht. Bei der Entleerung des Wasserreservoirs wird der Becher dann mit dem Saugheberrohr zumindest teilweise entleert.
  • Wenn der Wasserstand im Wasserreservoir bei der Entleerung des Wasserreservoirs auf ein Füllstandsniveau unterhalb des oberen Becherrandes bzw. der Einlaufhöhe des Bechers fällt, wird der Hebereinlauf durch den Becherboden und die Becherwand gegenüber dem Wasserstand im Wasserreservoir nach unten und seitlich abgeschottet. Es kann dann kein Niederschlagswasser aus dem Wasserreservoir in den Becher nachströmen und die Absaugung von Niederschlagswasser über das Saugheberrohr wird unterbrochen.
  • Insbesondere kann eine Lageänderung des Stoppelements relativ zu dem Hebereinlauf durch Auftriebskräfte bewirkt werden, die auf das Stoppelement wirken. Bevorzugt kann die Dichte eines als Stoppelement vorgesehenen Bechers bzw. des Bechermaterials größer als die Dichte des Niederschlagswassers sein, wobei die Dichte des Bechermaterials beispielsweise zwischen 1,2 und 1,6 g/cm3, insbesondere zwischen 1,35 bis 1,5 g/cm3, betragen kann. Beispielsweise kann der Becher aus einem Kunststoffmaterial bestehen, weiter beispielsweise aus Polyvinylchlorid. Wenn der Wasserstand im Wasserreservoir bei der Entleerung des Wasserreservoirs unter das Füllstandsniveaus des oberen Becherrandes bzw. unter die Einlaufhöhe des Bechers fällt, wird über den Hebereinlauf des Saugheberrohrs Wasser aus dem Becher abgesaugt, so dass der Wasserstand im Becher sinkt und der Becher aufgrund seines Auftriebs in dem umgebenden Niederschlagswasser des Wasserreservoirs aufsteigen kann. Hierdurch wird erreicht, dass der Becher über das Saugheberrohr im Wesentlichen vollständig entleert wird. Zudem wird eine sichere Unterbrechung der Absaugwirkung des Saughebers gewährleistet.
  • Besonders bevorzugt kann das Ansaugen von Umgebungsluft über das Stoppelement in das Saugheberrohr eine Unterbrechung der Entleerung des Wasserreservoirs über den Saugheber zur Folge haben. Der Saugheber kann beispielsweise wenigstens zwei Saugheberrohre aufweisen, die einen unterschiedlichen Abstand zum Behälterboden des Wasserreservoirs aufweisen. Insbesondere kann ein erstes Saugheberrohr mit einem größeren Leitungsdurchmesser und ein zweites Saugheberrohr mit einem kleineren Leitungsdurchmesser vorgesehen sein. Die Saugheberrohre münden in einer gemeinsamen Austrittsleitung des Saughebers. Der Hebereinlauf des zweiten Saugheberrohrs kann einen größeren Abstand zum Behälterboden des Wasserreservoirs aufweisen als der Hebereinlauf des ersten Saugheberrohrs. Am Hebereinlauf des zweiten Saugheberrohrs kann ein Stoppmechanismus mit einem Becher als Stoppelelement ausgebildet sein. Wenn der Wasserstand im Wasserreservoir bei der Entleerung des Wasserreservoirs auf ein Füllstandsniveau unterhalb des oberen Becherrandes bzw. der Einlaufhöhe des Bechers fällt, wird über den Hebereinlauf des zweiten Saugheberrohrs Wasser aus dem Becher abgesaugt. Wenn der Füllstand im Becher unter den Hebereinlauf des zweiten Saugheberrohrs gesunken ist, kann über das zweite Saugheberrohr in der Folge Luft angesaugt werden, was dann zur Unterbrechung der Absaugung von Niederschlgswasser über das erste Saugheberrohr führen kann.
  • Da für die Entleerung des Wasserreservoirs sowie Zuführung des aus dem Wasserreservoir abgeleiteten Niederschlagswassers zur Retentionseinheit keine beweglichen Bauelemente eingesetzt werden müssen und eine elektrische Energieversorgung entbehrlich ist, lässt sich die erfindungsgemäß vorgesehene Regulierungseinheit als konstruktiv einfach ausgebildete und autarke Baueinheit bereitstellen, die sich in einfacher Weise an unterschiedlichen Standorten einsetzen lässt.
  • Insbesondere ermöglicht die Technik des pythagoreischen Bechers bzw. das Saugheberprinzip eine energieautarke Entleerung des Wasserspeichers der Regulierungseinheit und die Zufuhr von Niederschlagswassern zur Retentionseinheit frei von motorischer Antriebsleistung für Pumpen. Die Entleerung bzw. Einspeisung der Niederschlagswasser in die Retentionseinheit erfordert keine mechanisch bewegten Elemente/Bauteile, was zu einer technisch einfachen, kostengünstigen und wenig wartungsaufwendigen Möglichkeit für die Wassereinspeisung führt.
  • Die Regulierungseinheit ist erfindungsgemäß ausgebildet für eine vertikale Wasserretention bzw. Wasserrückhaltung in dem Wasserreservoir bzw. Wasserspeicher der Regulierungseinheit bis zum Beginn der Entleerungsphase des Wasserreservoirs und zur Vergleichmäßigung der insbesondere bei Starkregenereignissen der Retentionseinheit zuzuführenden Niederschlagsmengen. Die Entleerung über die Ableitung des Wasserreservoirs kann insbesondere bei im Wesentlichen gleicher Strömungsgeschwindigkeit und gleichem Volumenstrom des Niederschlagswassers erfolgen. Insbesondere kann das Niederschlagswasser mit einem gleichmäßigen Volumenstrom von der Regulierungseinheit einer Wasserverteilereinrichtung zugeleitet werden, mit der das Wasser der Retentionseinheit zugeführt wird.
  • Die Entleerung des Wasserreservoirs erfolgt erfindungsgemäß zeitversetzt bzw. pulsweise nach dem Beginn der Füllphase des Wasserreservoirs und lediglich nach Erreichen eines vorgegebenen Füllstandes des Wasserreservoirs.
  • Durch die Entleerung des Wasserreservoirs nach dem Saugheberprinzip können Spitzenlasten bei der Wasserzufuhr zur Retentionseinheit vermieden werden. Das Niederschlagswasser wird in dem Wasserreservoir bis zum Erreichen eines vorgegebenen Füllstands zurückgehalten und erst beim Erreichen des Füllstands erfolgt über das Saugheberrohr die Ableitung des Niederschlagswassers aus dem Wasserreservoir.
  • Zur gleichmäßigen Wassereinspeisung in die Retentionseinheit kann eine Wasserverteilereinrichtung an die Regulierungseinheit angeschlossen sein. Die Verteilereinrichtung kann als Rohranordnung mit perforierten Rohren oder als Schlitzblech oder dergleichen ausgebildet sein, wobei durch gezielte Ausgestaltung von Auslasslöchern der Rohre oder von Schlitzen des Schlitzblechs, d.h. Anzahl, Platzierung, Dimensionierung und/oder Form der Auslasslöcher oder Schlitze, eine optimale, schnelle, effiziente und gleichmäßige Wasserverteilung begünstigt werden kann. Das Niederschlagswasser wird dabei mit der Ableitung des Wasserreservoirs der Regulierungseinheit der Verteilereinrichtung zugeführt und von dieser möglichst gleichverteilt in die Retentionseinheit eingespeist.
  • Die Wasserverteilereinrichtung und die Regulierungseinheit können fest miteinander verbunden sein und eine kompakte Baueinheit bilden.
  • Das Niederschlagswasser kann von der Regulierungseinheit und ggf. über die Wasserverteilereinrichtung unverändert in die Retentionseinheit eingespeist werden oder es werden dem Niederschlagswasser vor der Einspeisung Additive, pH-Regulatoren und/oder wasserreinigende Substanzen oder sonstige Substanzen mit einer Zugabeeinrichtung zugesetzt. Die Zugabeeinrichtung kann mit der Regulierungseinheit und/oder der Retentionseinheit verbunden sein und mit der Regulierungseinheit und/oder der Retentionseinheit eine kompakte Bauteileinheit bilden.
  • Darüber hinaus können Schmutzfänger oder ähnliche Einrichtungen verbaut werden, insbesondere ohne hierbei die Konstruktion der Retentionseinheit anpassen oder verändern zu müssen. In diesem Zusammenhang kann die Regulierungseinheit eine Filtereinrichtung zur Vorfilterung des Niederschlagswassers vor oder bei der Einspeisung in das Wasserreservoir und/oder einen Schmutzfänger aufweisen und/oder an eine Filtereinrichtung oder einen Schmutzfänger anschließbar sein.
  • Vorteilhaft ist insbesondere, wenn es sich bei der Regulierungseinheit um ein von der Retentionseinheit separates Modul handelt, bestehend aus einem Wasserreservoir sowie einer Zu- und Ableitung und gegebenenfalls weiteren Komponenten, wobei die Regulierungseinheit zwar fluidisch bzw. strömungsleitend an die Retentionseinheit angeschlossen sein kann, insbesondere unter Zwischenschaltung einer Wasserverteilereinrichtung, jedoch eingeständig gewartet oder mit Zusatzfunktionen ausgestattet werden kann. Die Regulierungseinheit bildet dann eine von der Retentionseinheit entkoppelbare Baueinheit. Durch Ausgestaltung der Regulierungseinheit als eigenständiger Baukörper in Modulbauweise ist eine flexible Modulgestaltung möglich. Insbesondere lassen sich die Abmessungen des Wasserreservoirs und die Ausgestaltung einer Wasserverteilereinheit in einfacher Weise anpassen an die baulichen Gegebenheiten der erfindungsgemäßen Gebäudeanordnung, insbesondere an unterschiedliche Niederschlagsmengen, die von der Regulierungseinheit aufgenommen und an wenigstens eine Retentionseinheit weitergeleitet werden müssen.
  • Die Retentionseinheit kann ebenfalls modulartig ausgebildet sein, insbesondere wobei die Retentionseinheit eine tragende Außenhülle und eine wasserspeichernde Füllung aufweist und die wasserspeichernde Füllung aus wenigstens einem mineralischen Material bestehen und/oder wenigstens ein mineralisches Material aufweisen kann. Insbesondere kann als wasserspeichernde Füllung ein Wasserspeichermaterial ausgewählt aus der Gruppe der Granulate, insbesondere Bimsgranulate und/oder Lavagranulate, und/oder Perlit, eingesetzt werden.
  • Die Korngröße der Granulate kann zwischen 0,5 bis 40 mm, vorzugsweise bis 10 mm, weiter vorzugsweise bis 2 mm, betragen. Die Schüttdichte der Granulate kann in Abhängigkeit von der Korngröße zwischen 50 und 2.000 kg/m3, vorzugsweise zwischen 700 und 1.400 kg/m3, insbesondere zwischen 850 und 1.250 kg/m3 oder zwischen 80 und 800 kg/m3 betragen.
  • Die Schüttdichte von Perlit beispielsweise liegt bei ca. 85 kg/m3. Die Schüttdichte von Sand liegt beispielsweise bei 1.400 kg/m3. Insbesondere kann die Schüttdichte mindestens 800 kg/m3 betragen, wenn beispielsweise Bims- oder Lavagranulate als Wasserspeichermaterial eingesetzt werden.
  • Typische Werte für die Wasserspeicherkapazität des Wasserspeichermaterials können im Bereich zwischen 30 Gew.-% bis 300 Gew.-% liegen, wenn beispielsweise Bims- oder Lavagranulate als Wasserspeichermaterial eingesetzt werden.
  • Bei Wasserspeicherung in einem porenförmigen Wasserspeichermaterial kann die Zeitdauer, bis die maximale Wassermasse in der Porenstruktur gespeichert ist, weniger als 1 h, vorzugsweise weniger als 30 min, weiter vorzugsweise 15 min und/oder mehr als 10 min betragen.
  • Ein Wasseraustritt aus der Retentionseinheit kann bei einem porenförmigen Wasserspeichermaterial durch Schwerkraft erfolgen, wobei wenigstens 80 Gew.-%, vorzugsweise wenigstens 90 Gew.-%, weiter vorzugsweise wenigstens 95 Gew.-%, des in der Retentionseinheit gespeicherten Wassers über eine Wasserrückhaltedauer von wenigstens 10 min, vorzugsweise von wenigstens 15 min, weiter vorzugsweise von wenigstens 20 min, besonders bevorzugt von wenigstens 1 h, in der Retentionseinheit gespeichert werden können.
  • Der Restfeuchtegehalt einer Retentionseinheit nach einem Wasseraustritt kann weniger als 20 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 15 Gew.-%, betragen.
  • Besonders bevorzugt kann die Retentionseinheit aufweisen bzw. gebildet sein aus wenigstens einem selbsttragenden Konstruktionselement, insbesondere ausgebildet als Schüttgut-Kassette oder Gitterträger, in das ein wasserspeicherndes Material, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe der Granulate und/oder der mineralischen Materialien, weiter insbesondere ausgewählt aus der Gruppe der Bims- oder Lavagranulate, als Schüttgut aufgenommen ist. Das Konstruktionselement kann Öffnungen zur Belüftung, insbesondere zur Durchströmung einer Schüttung eines Wasserspeichermaterials mit Umgebungsluft und/oder für einen Wasserdurchtritt in die Schüttung und/oder aus der Schüttung aufweisen. Über die Öffnungen kann auch flüssiges Wasser abfließen oder abtropfen, wenn das Wasserspeichermaterial gesättigt ist.
  • Weitere vorteilhafte Merkmale von als Schüttgut-Kassetten mit wasserspeichernder Schüttung ausgebildeten Retentionseinheiten bzw. Retentionsmodulen wird auf den Offenbarungsgehalt der Absätze [0074] bis [0081] der EP 4 053 348 A1 verwiesen. Der Offenbarungsgehalt der vorgenannten Textstellen der EP 4 053 348 A1 wird in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Erfindung ausdrücklich als erfindungsgemäß einbezogen.
  • Die Einspeisung von Niederschlagswasser von der Regulierungseinheit in die Retentionseinheit erfolgt vorzugsweise von oben auf ein wasserspeicherndes Material der Retentionseinheit, insbesondere tropfenförmig und/oder mit gleichem Volumenstrom, über eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen oder Schlitzen einer Wasserverteilereinrichtung.
  • Eine Mehrzahl von insbesondere modular ausgebildeten Retentionseinheiten kann fluidisch miteinander verbunden sein zum Rückhalt von Niederschlagswassern in mehreren Retentionseinheiten, wobei die miteinander fluidisch verbundenen Retentionseinheiten einen Retentionsverbund bilden können. Jede Retentionseinheit des Retentionsverbundes kann eine tragende Außenhülle aufweisen, in die eine Schüttung aus einem wasserspeichernden Material eingebracht ist. Die wasserspeichernde Schüttung kann aus wenigstens einem mineralischen Mineral bestehen und/oder ein mineralisches Material aufweisen.
  • Vorzugsweise sind alle Retentionseinheiten eines Retentionverbundes modular ausgebildet, wobei jede Retentionseinheit eine vorzugsweise austauschbare und in sich geschlossene Funktionseinheit im Retentionsverbund bildet. Die Retentionseinheiten können dann über Zu- und Ableitungen fluidisch miteinander verbunden sein. Alle Retentionseinheiten eines Retentionsverbundes können gleich ausgebildet sein.
  • Im Übrigen kann die Retentionseinheit an einer Gebäudewand des Gebäudes befestigt und/oder gehalten sein und bildet dann, insbesondere im Retentionsverbund, eine (Teil-)Fassadenfläche des Gebäudes.
  • Alternativ kann die Retentionseinheit auch freistehend angeordnet sein, d.h. statischunverbunden mit dem Gebäude bzw. nicht an dem Gebäude gehalten sein. Die Retentionseinheit kann ein freistehendes skulpturales Element oder auch ein Kühlmöbel, wie einen Kühlbrunnen oder eine Kühlinsel, bilden.
  • Eine Wasserverteilung bzw. -weiterleitung von einer Retentionseinheit an mehrere weitere Retentionseinheiten eines Retentionsverbundes ist möglich und von Vorteil, um insbesondere hohe Niederschlagsmengen bei Stark-Regenereignissen temporär in einer Retentionsanordnung mit einer Mehrzahl von Retentionseinheiten speichern zu können. Hierbei kann Niederschlagswasser mit einer Regulierungseinheit während der Entleerungsphase mehreren Retentionseinheiten zur temporären Speicherung zuführbar sein.
  • Bevorzugt ist die Regulierungseinheit oberhalb von wenigstens einer Retentionseinheit der Gebäudeanordnung, insbesondere oberhalb einer Mehrzahl von Retentionseinheiten, weiter insbesondere oberhalb aller Retentionseinheiten der Gebäudeanordnung, angeordnet. Beispielsweise kann ein Retentionsverbund durch eine Reihe von vertikal übereinander angeordneten Retentionseinheiten gebildet werden, die durch eine gemeinsame Regulierungseinheit mit Niederschlagswasser gespeist werden können. Die Regulierungseinheit ist dann vorzugsweise oberhalb der obersten Retentionseinheit einer Reihe von vertikal übereinanderliegend angeordneten Retentionseinheiten eines Retentionsverbundes angeordnet.
  • Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, dass eine Regulierungseinheit zwischen wenigstens zwei in vertikaler Richtung voneinander beabstandeten Retentionseinheiten angeordnet bzw. (zwischen-)geschaltet ist.
  • Die Dimensionierung des Wasserreservoirs der Regulierungseinheit hängt von der Menge des aufzunehmenden Regenwassers ab, welche insbesondere in Abhängigkeit von den berechneten Starkregenmengen des Deutschen Wetterdienstes in Bezug zur angeschlossenen Dach- und/oder Fassadenfläche steht. Die Starkregeneinstufung des Deutschen Wetterdienstes unterscheidet hierbei Starkregen (Wassermengen von 15 bis 25 l/m2 in einer Stunde oder 20 bis 35 l/m2 in sechs Stunden), heftiger Starkregen (Wassermengen von 25 bis 40 l/m2 in einer Stunde oder 35 bis 60 l/m2 in sechs Stunden) oder extrem heftiger Starkregen (Wassermengen von mehr als 40 l/m2 in einer Stunde oder mehr als 60 l/m2 in sechs Stunden).
  • Für eine gleichmäßige Wasserverteilung und Wassereinspeisung in die Retentionseinheit ist das Saughebersystem insbesondere ausgelegt bzw. ausgestaltet für einen dem Wasserreservoir zugeführten Volumenstrom des Niederschlagswassers zwischen vorzugsweise mindestens 5 l/(h*m2) und vorzugsweise höchstens 250 l/(h*m2), weiter vorzugsweise zwischen mindestens 10 l/(h*m2) und höchstens 100 l/(h*m2), bezogen auf die Fläche in [m2] einer an die Regulierungseinheit angeschlossenen oder anschließbaren Regensammelfläche, insbesondere einer Dach- und/oder Fassadenfläche eines Gebäudes. Hierbei ist die Auslegung derart gewählt, dass bei einem zugeführten Volumenstrom des Niederschlagswassers unterhalb des Mindestwertes eine Entleerung nach dem Saugheberprinzip über das Saugheberrohr nicht vollständig startet. Bei einer Wasserzuführung oberhalb des Höchstwertes reicht die Entleerungsleistung der als Saugheber ausgebildeten Regulierungseinheit nicht aus, um den dem Wasserreservoir zugeführten Volumenstrom abzuführen, ohne dass sich das Wasserreservoir weiter füllt.
  • Es ist insbesondere für die Anordnung der Regulierungseinheit als eigenständiges Modul in einem Retentionsverbund mit mehreren Retentionseinheiten von Vorteil, wenn das Gesamtspeichervolumen des Wasserreservoirs bezogen auf die Fläche in [m2] einer an die Regulierungseinheit angeschlossenen oder anschließbaren Regensammelfläche, insbesondere einer Dach- und/oder Fassadenfläche eines Gebäudes, zwischen 1 l/m2 und 5 l/m2, vorzugsweise zwischen 2 l/m2 und 3 l/m2, beträgt.
  • Weiter ist von Vorteil, wenn das Nettovolumen des bei einer Entleerungsphase aus dem Wasserspeicher abgeleiteten Niederschlagswassers bezogen auf die Fläche in [m2] einer an die Regulierungseinheit angeschlossenen oder anschließbaren Regensammelfläche, insbesondere einer Dach- und/oder Fassadenfläche eines Gebäudes, zwischen 1 l/m2 und 3 l/m2, vorzugsweise zwischen 1,5 l/m2 und 2 l/m2, beträgt, weiter bezogen auf eine Beendigung der Befüllung des Wasserreservoirs mit Beginn der Entleerungsphase. Das Nettovolumen wird bestimmt, indem der Wasserzulauf zum Wasserreservoir nach dem Start des Saughebers bzw. der Entleerung des Wasserreservoirs nach dem Saugheberprinzip über das Saugheberrohr gestoppt und das Volumen ermittelt wird, das der Saugheber aus dem Wasserreservoir abgeleitet hat.
  • Die Netto-Entleerungszeit des Wasserreservoirs während einer Entleerungsphase kann zwischen 30 Sekunden und 120 Sekunden, vorzugsweise ca. 60 Sekunden, betragen, bezogen auf eine Beendigung der Befüllung des Wasserreservoirs mit Beginn der Entleerungsphase. Die Netto-Entleerungszeit betrifft die Zeitdauer, die der Saugheber nach dem Starten realisiert, sofern kein weiteres Wasser in das Wasserreservoir eingefüllt wird.
  • Aus dem Nettovolumen und der Netto-Entleerungszeit ergibt sich eine Netto-Entleerungsleistung des mit der Regulierungseinheit realisierten Saughebersystems bezogen auf die Fläche einer an die Regulierungseinheit angeschlossenen oder anschließbaren Regelsammelfläche, insbesondere einer Dach- und/oder Fassadenfläche eines Gebäudes, vorzugsweise zwischen 20 l/(m2*h) und 250 l/(m2*h), weiter vorzugsweise zwischen 40 l/(m2*h) und 120 l/(m2*h), besonders bevorzugt zwischen 60 l/(m2*h) und 100 l/(m2*h), insbesondere zwischen 80 I/(m2*h) und 100 l/(m2*h).
  • Zur Anpassung von Nettovolumen, Netto-Entleerungszeit und/oder Nettoleistung der Regulierungseinheit kann diese auch mehrere Saugheberrohre aufweisen, die gleich oder unterschiedlich dimensioniert sein können. Beispielsweise können mehrere Saugheberrohre vorgesehen sein, die einen unterschiedlichen Leitungsdurchmesser aufweisen. Auch kann der jeweilige Hebereinlauf bei mehreren Saugheberrohren auf unterschiedlicher Füllstandshöhe des Wasserreservoirs realisert sein. Damit lässt sich in einfacher Weise auf unterschiedlich große Niederschlagsmengen reagieren, die im Falle von Starkregenereignissen dem Wasserreservoir zugeführt werden können.
  • Auch kann ein erstes Saugheberrohr mit größerem Leitungsdurchmesser vorgesehen sein, dessen Hebereinlauf weiter vom Behälterboden des Wasserreservoirs entfernt ist als der Hebereinlauf eines zweiten Saugheberrohrs mit vorzugsweise geringerem Leitungsdurchmesser, wobei das zweite Saugheberrohr zur Restentleerung des Behälters eingesetzt wird.
  • Im Übrigen kann ein Überlauf am Wasserreservoir realisiert sein, über den die Ableitung des Niederschlagswassers erfolgt, wenn die Nettoleistung der Regulierungseinheit bei hohen Niederschlagsmengen nicht ausreicht, um das Wasserreservoir vor einem Überlauf zu schützen. Der Überlauf kann durch ein separates Überlaufrohr realisiert werden, das oberhalb des Saugheberrohrs angeordnet ist. Der Überlauf kann mit der Wasserausschleusung des Regenfallrohrs hydrostatisch verschaltet sein.
  • Im Übrigen kann der Behälter, der das Wasserreservoir bildet, an dem Behälterboden einen Tropfablass für eine Restentleerung des Behälters aufweisen.
  • Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung betreffen unter Bezugnahme auf die nachfolgend anhand der Zeichnung exemplarisch beschriebene Ausführungsform folgende Merkmale:
    • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann bei einer Gebäudeanordnung vorgesehen sein, dass die Regulierungseinheit (8) modular ausgebildet ist und eine von der Retentionseinheit (4) entkoppelbare Baueinheit bildet.
    • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann bei einer Gebäudeanordnung vorgesehen sein, dass eine mit der Regulierungseinheit (8) verbundene Wasserverteilereinrichtung (23) vorgesehen ist.
    • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann bei einer Gebäudeanordnung vorgesehen sein, dass Niederschlagswasser (5) aus dem Wasserreservoir (11) der Regulierungseinheit (8) mehreren Retentionseinheiten (4) zur temporären Speicherung zuführbar ist.
    • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann bei einer Gebäudeanordnung vorgesehen sein, dass die Regulierungseinheit (8) oberhalb einer Mehrzahl von Retentionseinheiten (4) der Gebäudeanordnung (1), weiter insbesondere oberhalb aller Retentionseinheiten (4) der Gebäudeanordnung (1), angeordnet ist.
    • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann bei einer Regulierungseinheit vorgesehen sein, dass das Gesamtspeichervolumen des Wasserreservoirs (11) bezogen auf die Fläche in [m2] einer an die Regulierungseinheit (8) angeschlossenen oder anschließbaren Regensammelfläche, insbesondere einer Dach- und/oder Fassadenfläche eines Gebäudes (3), zwischen 1 l/m2 und 5 l/m2, vorzugsweise zwischen 2 l/m2 und 3 l/m2, beträgt.
    • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann bei einer Regulierungseinheit vorgesehen sein, dass das Nettovolumen des bei einer Entleerungsphase aus dem Wasserreservoir (11) abgeleiteten Niederschlagswassers (5) bezogen auf die Fläche in [m2] einer an die Regulierungseinheit (8) angeschlossenen oder anschließbaren Regensammelfläche, insbesondere einer Dach- und/oder Fassadenfläche eines Gebäudes (3), zwischen 1 l/m2 und 3 l/m2, vorzugsweise zwischen 1,5 l/m2 und 2 l/m2, beträgt, weiter bezogen auf eine Beendigung der Befüllung des Wasserreservoirs (11) mit Beginn der Entleerungsphase.
    • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann bei einer Regulierungseinheit vorgesehen sein, dass der Saugheber auf eine Netto-Entleerungszeit des Wasserreservoirs (11) während einer Entleerungsphase zwischen 30 s bis 120 s, vorzugsweise von 60 s, ausgelegt ist, bezogen auf eine Beendigung der Befüllung des Wasserreservoirs (11) mit Beginn der Entleerungsphase.
    • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann bei einer Regulierungseinheit vorgesehen sein, dass die Nettoentleerungsleistung des Saughebers bezogen auf die Fläche in [m2] einer an die Regulierungseinheit (8) angeschlossenen oder anschließbaren Regensammelfläche, insbesondere einer Dach- und/oder Fassadenfläche eines Gebäudes (3), zwischen 30 l/(m2*h) und 400 l/(m2*h), vorzugsweise zwischen 60 l/(m2*h) und 120 l/(m2*h), weiter vorzugsweise zwischen 80 l/(m2*h) und 100 l/(m2*h), beträgt.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung exemplarisch beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Gebäudeanordnung mit einem Gebäude und mit einer Mehrzahl von in vertikalen Reihen übereinanderliegend angeordneten Retentionseinheiten zum Rückhalt von Niederschlagswassern, wobei jeder Retentionsreihe eine Regulierungseinheit für die vertikale Wasserretention und zur Vergleichmäßigung der den vertikal übereinanderliegend angeordneten Retentionseinheiten zugeführten Niederschlagsmengen zugeordnet ist;
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einer Regulierungseinheit und mit einer Retentionseinheit;
    Fig. 3
    eine schematische Darstellung einer Füllphase und einer anschließenden Entleerungsphase einer erfindungsgemäßen Regulierungseinheit;
    Fig. 4
    eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Regulierungseinheit;
    Fig. 5
    eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Regulierungseinheit;
    Fig. 6
    eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Regulierungseinheit mit einem ein Saugheberrohr aufweisenden Saugheber während der Entleerungsphase der Regulierungseinheit und mit einem Stoppmechanismus zur sicheren Unterbrechung der Absaugung über das Saugheberrohr;
    Fig. 7
    der in Figur 6 gezeigte Stoppmechanismus nach Beendingung der Entleerungsphase der Regulierungseinheit;
    Fig.8
    eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Regulierungseinheit mit einem zwei Saugheberrohre aufweisenden Saugheber während der Entleerungsphase der Regulierungseinheit und mit einem Stoppmechanismus zur sicheren Unterbrechung der Absaugung über die Saugheberrohre und
    Fig. 9
    der in Figur 8 gezeigte Stoppmechanismus nach Beendigung der Entleerungsphase der Regulierungseinheit.
  • In Fig. 1 ist schematisch eine Gebäudeanordnung 1 mit wenigstens einem eine Dachfläche 2 aufweisenden Gebäude 3 gezeigt. An der Außenseite des Gebäudes 3 sind in vertikalen Reihen übereinander angeordnete Retentionseinheiten 4 vorgesehen zum Rückhalt von Niederschlagswasser 5 in einem wasserspeichernden Material 6 der Retentionseinheiten 4. Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die Retentionseinheiten 4 an einer Gebäudewand des Gebäudes 3 befestigt und/oder gehalten und bilden im Retentionsverbund Teilfassadenflächen des Gebäudes 3. Im Übrigen können alle Retentionseinheiten 4 gleich ausgebildet sein.
  • Wie in Fig. 2 gezeigt, kann jede Retentionseinheit 4 gebildet sein aus einem tragenden Korpus 7 als Außenhülle und einer Schüttung im Korpus aus dem wasserspeichernden Material 6. Das wasserspeichernde Material 6 kann vorzugsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der Granulate, insbesondere der Bimsgranulate und/oder Lavagranulate.
  • Wie sich weiter aus Fig. 2 ergibt, ist die Retentionseinheit 4 modular ausgebildet und bildet ein Retentionsmodul, nämlich eine austauschbare und in sich geschlossene Funktionseinheit im Retentionsverbund aus einer Mehrzahl von Retentionseinheiten 4.
  • Nicht gezeigt ist, dass die Retentionseinheiten 4 eines Retentionsverbundes über einen Leitungsverbund strömungsleitend miteinander verbunden sind, um Niederschlagswasser 5 möglichst gleichmäßig in den Retentionseinheiten 4 des Retentionsverbundes zu verteilen und zumindest temporär zu speichern.
  • Wie sich weiter aus Fig. 1 ergibt, ist jeder Reihe von miteinander verbundenen und vertikal übereinanderliegend angeordneten Retentionseinheiten 4 jeweils eine Regulierungseinheit 8 zugeordnet. Die Regulierungseinheit 8 ist ausgebildet und vorgesehen zur Regulierung der Einspeisung von Niederschlagswasser 5 in wenigstens eine Retentionseinheit 4, bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform jeweils in die obersten Retentionseinheit 4 einer Retentionsreihe. Hierzu weist die Regulierungseinheit 8 eine Zuleitung 9 auf, die strömungsleitend mit einer Dachentwässerung 10 des Gebäudes 3 verbunden ist. Damit ist es möglich, Niederschlagswasser 5 von der Dachfläche 2 des Gebäudes 3 über die Dachentwässerung 10 zunächst der Regulierungseinheit 8 zuzuführen und dann über die Regulierungseinheit 8 in die oberste Retentionseinheit 4 der Retentionsreihe einzuspeisen.
  • Durch die Anbindung der Regulierungseinheit 8 an die Dachentwässerung 10 wird sichergestellt, dass vorzugsweise das gesamte Niederschlagswasser, das während eines (Stark-)Regenereignisses auf die Dachfläche 2 gelangt, gleichmäßig über die Regulierungseinheiten 8 den Retentionseinheiten 4 zugeführt und eingespeist werden kann, um eine optimale Aufnahme und Verteilung des Niederschlagswassers 8 in den bzw. auf die Retentionseinheiten 4 sicherzustellen.
  • Die Regulierungseinheiten 8 sind modular als von den Retentionseinheiten 4 entkoppelbare Baueinheiten ausgebildet.
  • Wie in Fig. 2 gezeigt, weist die Regulierungseinheit 8 ein durch einen nach oben offenen Wasserbehälter gebildetes Wasserreservoir 11 mit einem Behälterboden 12 auf. Eine nach oben geschlossene Ausbildung des Wasserreservoirs 11 ist aber auch möglich.
  • Über die Zuleitung 9 ist das Wasserreservoir 11 während einer Füllphase (schematisch in Fig. 3 durch den Pfeil 13 gezeigt) mit Niederschlagswasser 5 von der Dachentwässerung 10 befüllbar. Über eine Ableitung 14 lässt sich das Wasserreservoir 11 während einer Entleerungsphase (vgl. Pfeil 15 in Fig. 3) entleeren. Während der Entleerungsphase wird das Niederschlagswasser 5 aus dem Wasserreservoir 12 wenigstens einer Retentionseinheit 4 zur temporären Speicherung zugeführt.
  • Die Entleerung des Wasserreservoirs 11 mit der Regulierungseinheit 8 erfolgt nach dem Saugheberprinzip. Fig. 3 zeigt schematisch die Befüllung des Wasserreservoirs 11 und dessen nachfolgende Entleerung unter Anwendung des Saugheberprinzips.
  • Das anfallende Niederschlagswasser 5 wird zunächst über die Zuleitung 9 in dem Wasserreservoir 11 gesammelt. Der das Wasserreservoir 11 bildende Behälter ist nach dem Funktionsprinzip des pythagoreischen Bechers konzipiert. Der Behälter hat einen Auslass im Behälterboden 12, in dem ein Saugheberrohr 16 installiert ist. Das Saugheberrohr 16 bildet einen Saugheber zur Entleerung des Wasserreservoirs 11. Das Saugheberrohr 16 weist eine Saugleitung 17 und eine über einen Leitungsbogen 18 mit der Saugleitung 17 verbundene Austrittsleitung 19 auf, die mit der Ableitung 14 der Regulierungseinheit 8 verbunden ist bzw. in diese übergeht. Dies ist in Fig. 4 gezeigt.
  • Die Saugleitung 17 weist am freien Ende benachbart zum Behälterboden 12 eine Öffnung auf, die einen Hebereinlauf 21 bildet. Die Saugleitung 17 erstreckt sich im Wasserreservoir 11 vom Hebereinlauf 21 nach oben und geht mit einem bestimmten Abstand zum Behälterboden 12 in den Leitungsbogen 18 über, an den sich die Austrittsleitung 19 anschließt. Die Austrittsleitung 19 erstreckt sich im Inneren des Wasserreservoirs 11 vorzugsweise parallel zur Saugleitung 17 von dem Leitungsbogen 18 nach unten und ist durch den Behälterboden 12 des Wasserreservoirs 11 nach außen geführt und/oder im Bereich des Behälterbodens 12 mit der Ableitung 14 verbunden. Ein Heberauslauf 22 wird gebildet durch die Austrittsöffnung der Ableitung 14 außerhalb des Wasserreservoirs 11.
  • Für die Entleerung des Wasserreservoirs 11 muss der Wasserstand beim Füllen des Wasserreservoirs 11 zunächst ansteigen, was zu einem gleichzeitigen Anstieg der Wassersäule in der Saugleitung 17 nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren führt. Erreicht die Wassersäule in der Saugleitung 17 die Höhe des Leitungsbogens 18, kommt es zu einem Überlauf des Niederschlagswassers 5 in die Austrittsleitung 19 und nachfolgend zu einer automatischen Entleerung des Wasserreservoirs 11 über die Saugleitung 17 und die Austrittsleitung 19 sowie Ableitung 14, bis der Wasserstand im Wasserreservoir 11 auf die Höhe des Hebereinlaufs 21 abgesunken ist. Hier reißt die Wassersäule ab und die Entleerung kommt automatisch zum Erliegen.
  • Während der Füllphase (vgl. Pfeil 13 in Fig. 3) des Wasserreservoirs 11 steigt der Füllstand (vgl. Pfeil 20 in Fig. 3) in der Saugleitung 19 stetig an, bis ein bestimmter Überlauffüllstand h am unteren Innenrand des Leitungsbogens 18 erreicht ist, in dem es zum Überlauf des Niederschlagswassers 5 in die Austrittsleitung 19 kommt. Dann beginnt die Entleerungsphase (vgl. Pfeil 15 in Fig. 3). Der Saugheber startet allerdings erst vollständig, wenn die Wasserzuführung zum Wasserreservoir 11 einen bestimmten Volumenstromwert erreicht und der Füllstand in dem Wasserreservoir 11 durch weitere Zufuhr von Niederschlagswasser 5 den oberen Innenrand des Leitungsbogens 18 erreicht hat und der Leitungsbogen 18 vollständig mit Wasser gefüllt ist. Das Niederschlagswasser 5 wird dann unter Schwerkrafteinfluss durch die Saugleitung 17 gedrückt und beim Abfluss nach unten wird ein Sog erzeugt. Dieser Sog saugt das Niederschlagswasser 5 so lange über die Heberöffnung 21 aus dem Wasserreservoir 11, bis der Füllstand im Wasserreservoir 11 auf die Höhe der Heberöffnung 21 abgesunken ist und die Sogwirkung abbricht. Durch den Saugheber wird das Niederschlagswasser 5 pulsweise und gleichmäßig aus dem Wasserreservoir 11 abgesaugt.
  • Die Auslegung des in Fig. 4 gezeigten Systems erfolgte beispielhaft für eine Dachfläche von 15 m2. Bei Annahme eines Starkregenereignisses von 40 l/(m2*h) fällt damit ein Volumenstrom von 600 I/h an. Das Gesamtvolumen des Wasserreservoirs 11 beträgt ca. 31,5 I. Der Saugheber arbeitet in einem Volumenstrombereich bezogen auf die Wasserzuführung von 170 l/h bis 1.320 I/h. Unterhalb einer Wasserzuführung von 170 I/h startet der Saugheber nicht vollständig, oberhalb einer Wasserzuführung von 1.320 I/h reicht die Leistung des Saughebers nicht mehr aus, um den in das Wasserreservoir 11 eintreten Volumenstrom abzuführen, ohne dass sich das Wasserreservoir 11 weiter füllt. Die Entleerung des Wasserreservoirs 11 startet bei einem Füllstand von ca. 255 ml. Das Netto-Volumen, d.h. nach Start des Saughebers wird der Wasserzulauf gestoppt und das Volumen bestimmt, das der Saugheber aus dem Wasserreservoir 11 herausführt, beträgt 22 l ± 0,25 I. Die Netto-Entleerungszeit, d.h. die Entleerungszeit, die der Saugheber nach dem Starten realisiert, wenn kein weiteres Wasser in das Wasserreservoir 11 eingebracht wird, beträgt 60 s ± 5 s. Aus dem Netto-Volumen und der Netto-Entleerungszeit errechnet sich der Netto-Leistungsbereich des Saughebers unter Berücksichtigung der oben genannten Fehlerbereiche von 1.205 bis 1.457 l/h.
  • Die Aufgabe von Niederschlagswasser 5 in die Retentionseinheit 4 erfolgt von oben, insbesondere tropfenförmig und/oder mit gleichem Volumenstrom, auf die Schüttung aus dem wasserspeichernden Material 6 der Retentionseinheit 4. Die Regulierungseinheit 8 ist zu diesem Zweck mit einer Wasserverteilereinrichtung 23 verbunden, die bei der gezeigten Ausführungsform gebildet wird durch ein Rohrsystem mit einer Mehrzahl von Verteilerrohren 24, die über einen mit der Ableitung 14 verbundenen zentralen Zulauf oben gespeist werden und die an ihrer Unterseite Austrittslöcher für eine optimale, schnelle, effiziente und gleichmäßige Wasserverteilung des Niederschlagswassers 5 bei der Einspeisung in die Retentionseinheit 4 aufweisen können. Die Ausgestaltung der Auslasslöcher (Anzahl, Platzierung, Form oder dergleichen) kann gezielt erfolgen, um eine besonders gleichmäßige Wasserverteilung zu begünstigen.
  • Die Regulierungseinheit 8 ermöglicht eine gleichmäßige Entleerung des Wasserreservoirs 11 nach dem Saugheberprinzip energieautark, insbesondere frei von motorischer Antriebsleistung für Pumpen, und frei von mechanisch bewegten Elementen/Bauteilen. Die Entleerung des Wasserreservoirs 11 erfolgt pulsweise bei Erreichen eines bestimmten Füllstands des Wasserreservoirs. Hierdurch lassen sich Spitzenlasten bei der Wasserzufuhr des Niederschlagswassers 5 zur Retentionseinheit 4 vermeiden.
  • Es versteht sich, dass auch mehrere Saugheberrohre 16 vorgesehen sein können, die eine gleiche Dimension oder unterschiedliche Dimensionen aufweisen können, wobei Heberöffnungen 21 der Saugheberrohre 16 auf gleicher oder unterschiedlicher Höhe in dem Wasserreservoir 11 angeordnet sein können.
  • Wie in Fig. 4 gezeigt, kann in dem Behälterboden 12 ein Tropfabfluss 25 für die Entleerung einer Restmenge des Niederschlagswassers 8 vorgesehen sein, die von dem Saughebersystem bei der Entleerung nicht erfasst wird.
  • Um das Wasserreservoir 11 vor einem unkontrollierten Überlaufen zu schützen, kann ein separates Überlaufrohr 26 vorgesehen sein, das mit einer Wasserausschleusung eines Regenfallrohrs hydrostatisch verschaltet sein kann.
  • Fig. 5 zeigt eine alternative Ausgestaltung eines Saughebers einer Regulierungseinheit 8 mit einem Wasserstandsrohr als Saugheberrohr 16, das durch den Behälterboden 12 geführt ist. Auf das Saugheberrohr 16 ist eine Glocke 27 gestülpt. Die Entleerung über das Saugheberrohr 16 beginnt, wenn das Wasser in der Glocke 27 bei der Befüllung des Wasserreservoirs 11 ansteigt und eine Öffnung des Saugheberrohrs 16 unterhalb der Glocke 27 erreicht wird, so dass Wasser in das Saugheberrohr 16 überlaufen kann. Erreicht der Füllstand des Wasserreservoirs 11 den Glockendeckel, erreicht der Saugheber die maximale Entleerungsleistung.
  • Die Fign. 6 bis 9 zeigen schematisch Ausführungsbeispiele einer Regulierungseinheit 8 mit einem Stoppmechanismus zur sicheren Unterbrechung der Absaugung über einen Saugheber der Regulierungseinheit 8, wobei der Saugheber bei der in den Fig. 6 und 7 gezeigten Ausführungsform durch ein Saugheberrohr 16 und bei der in den Fig. 8 und 9 gezeigten Ausführungsform durch zwei Saugheberrohre 16, 29 gebildet wird. Der Stoppmechanismus führt zur Verbesserung des Stoppverhaltens bzw. zur sicheren Unterbrechung der Absaugung von Niederschlagswasser 5 aus dem Wasserreservoir 11 über den Saugheber, insbesondere, wenn der Zulaufvolumenstrom und der Saughebervolumenstrom nah beieinander liegen.
  • Baugleiche und/oder funktionsgleiche Bauteile der in den Fign. 4 und 6 bis 9 gezeigten Regulierungseinheiten 8 sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • Gemäß Fig. 6 und Fig. 7 wird der Stoppmechanismus gebildet durch einen Becher 28 als Stoppelement.
  • Bei der Befüllung des Wasserreservoirs 11 wird der Becher 28 geflutet und kann dann auf dem Behälterboden 12 stehen. Fig. 6 zeigt die Regulierungseinheit 8 zu Beginn einer Entleerungsphase des Wasserreservoirs 11, wobei der Wasserstand in Abhängigkeit vom Zulauf über die Zuleitung aufgrund der Absaugung über den Saugheber 16 während der Entleerungsphase absinken kann.
  • Sinkt der Wasserstand im Wasserreservoir 11 während der Entleerungsphase unter die Becheroberkante 36, kann Niederschlagswasser 5 nicht mehr seitlich über die Becheroberkante 36 in den Becher 28 nachströmen. Der Becherinhalt des Bechers 28 wird dann über die Saugleitung 17 abgesaugt wird und der Wasserstand im Becher 28 sinkt, bis die Absaugung über die Saugleitung 17 des Saugheberrohrs 16 zum Erliegen kommt wird.
  • Der Becher 28 kann aus einem Material mit einer im Vergleich mit Niederschlagswasser 5 höheren Dichte bestehen. Der Becher 28 kann beispielsweise aus Polyvinylchlorid bestehen oder einem sonstigem Polymermaterial mit einer im Vergleich mit Niederschlagswasser 5 höheren Dichte. Während der Entleerung des Bechers 28 kann dieser dann aufgrund von Auftriebskräften in dem Niederschlagswasser 5 aus der in Fig. 6 gezeigten Position in die in Fig. 7 gezeigte Position aufsteigen, bis der Becherboden gegen den unteren Rand der Saugleitung 17 zur Anlage kommt. Aufgrund von Auftriebskräften steigt der Becher 28 nach oben und kann über die Saugleitung 17 im Wesentlichen leergesaugt werden.
  • Am unteren Rand der Saugleitung 17 kann eine Aussparung vorgesehen sein, so dass ein Verschluss der Saugleitung 17 durch den Becherboden ausgeschlossen ist, wenn dieser beim Aufsteigen in dem Niederschlagswasser 5 gegen die Saugleitung 17 von unten anstößt. Über die Aussparung 35 kann Luft angesaugt werden.
  • Der Abstand der Becheroberkante 36 vom Behälterboden 12 des Wasserreservoirs 11 ist größer als der Abstand zwischen dem Hebereinlauf 21 der Saugleitung 17 und dem Behälterboden 12. Damit ist die Position des Bechers 28 relativ zu der Saugleitung 17 festgelegt. Insbesondere ist gewährleistet, dass der Becher 28 nicht seitlich unter der Saugleitung 17 wegtauchen kann. Der Hebereinlauf 21 der Saugleitung 17 befindet sich stets oberhalb der Becheröffnung und taucht zumindest bereichsweise in den Becher 28 ein.
  • Die Fign. 8 und 9 zeigen eine alternative Ausführungsform eines Saughebers einer Regulierungseinheit 8, wobei der Saugheber gebildet wird durch ein erstes Saugheberrohr 16 mit einer Saugleitung 17, die am freien Ende benachbart zum Behälterboden 12 eine Öffnung aufweist, die einen Hebereinlauf 21 bildet.
  • An das erste Saugheberrohr ist 16 ein zweites Saugheberrohr 29 angeschlossen, das eine Saugleitung 30 mit einem kleineren Leitungsdurchmesser aufweist als die Saugleitung 17 des ersten Saugheberrohrs 16. Im Übrigen ist eine Öffnung am freien Ende der Saugleitung 30, die einen weiteren Hebereinlauf 31 bildet, weiter vom Behälterboden 12 des Wasserreservoirs 11 beabstandet als die Öffnung am freien Ende der Saugleitung 17 bzw. der Hebereinlauf des ersten Saugheberrohrs 16.
  • Der Leitungsbogen 18 wird bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform beispielhaft gebildet durch einen Rohrbogen 32 und einen Rohrverbinder 33, an den ein Rohrbogen 34 des weiteren Saugheberrohrs 29 angeschlossen ist. Der weitere Rohrbogen 34 ist mit der Saugleitung 30 des weiteren Saugheberrohrs 29 verbunden.
  • Beim Befüllen des Wasserreservoirs 11 steigt der Wasserstand in den Saugleitungen 17, 30 gleichmäßig an. Erreicht der Wasserstand in den Saugleitungen 17, 30 die Überlaufhöhe des jeweiligen Saugheberrohrs 16, 29 in die gemeinsame Austrittsleitung 19, beginnt die automatische Entleerung des Wasserreservoirs 11 über beide Saugleitungen 17, 30. Hierbei kann die Überlaufhöhe der Saugheberrohre 16, 29 in die Austrittsleitung 19 auf gleicher Wasserstandshöhe liegen oder auf unterschiedlichen Wasserstandshöhen.
  • Auch hier ist ein Becher 28 als Stoppelement eines Stoppmechanismus vorgesehen. Der Becher 28 weist eine größere Dichte auf als die im Wasserreservoir 11 anstehende Flüssigkeit bzw. das Niederschlagswasser 5. Wegen der größeren Dichte steht der Becher 28 gemäß Fig. 8, wenn der Becher 28 mit Wasser geflutet ist, auf dem Behälterboden 12 auf, bis der Wasserstand im Wasserreservoir 11 bei der Entleerung des Wasserreservoirs 11 unter die Becheroberkante 36 absinkt. Dann wird der Becher 28 über die Saugleitung 30 des weiteren Saugheberohrs 29 entleert und der Wasserstand im Becher 28 sinkt gegenüber dem Wasserstand des Niederschlagswassers 5 im Wasserreservoir 11. Beim Absenken des Wasserstandes im Becher 28 steigt die Auftriebskraft und der Becher 28 beginnt in dem Niederschlagswasser 5 aufzusteigen, bis der Becherboden gegen den Hebereinlauf 31 der Saugleitung 30 zum Anliegen kommt (Fig. 9).
  • Über die Aussparung 35 am unteren Rand der Saugleitung 30 wird nachfolgend Luft angesaugt. Das Ansaugen von Luft über die Saugleitung 30 führt in der Folge zu einer Unterbrechung der Absaugung über die Saugleitung 17 des ersten Saugheberrohrs 16.
  • Durch eine Aussparung 35 am unteren Rand der Saugleitung 30 wird sichergestellt, dass es nicht zu einer luftdichten Anlage des Becherbodens gegen den Unterrand der Saugleitung 30 kommen kann, wenn der Becher 28 in dem Niederschlagswasser 5 aufsteigt. Eine solche luftdichte Anlage des Becherbodens gegen die Saugleitung 30 könnte dazu führen, dass eine Wassersäule in der Saugleitung 30 stehen bleibt und dadurch die Unterbrechung der Absaugung über die Hauptleitung 17 verhindert wird.
  • Die Becheroberkante 36 liegt, wenn der Becher 28 auf dem Behälterboden 12 des Wasserreservoirs 11 aufsteht (Fig. 8), ausreichend weit oberhalb des Hebereinlaufs 21 der (ersten) Saugleitung 17. Dadurch kann sichergestellt werden, dass sich der Wasserspiegel während der Entleerung des Wasserreservoirs 11 stets oberhalb der Unterkante der Saugleitung 17 befindet und so der Hebereinlauf 21 der Saugleitung 17 stets im Wasser steht. Bei der Entleerung des Wasserreservoirs 11 und Absenkung des Wasserspiegels im Wasserreservoir 11 auf ein ausreichend geringes Füllstandsniveau wird dann über die Saugleitung 30 des weiteren Saugheberrohrs 29 Luft angesaugt, was zu einer sicheren Unterbrechung der Absaugung über die Saugleitung 17 des (ersten) Saugheberrohrs 16 führt.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Gebäudeanordnung
    2
    Dachfläche
    3
    Gebäude
    4
    Retentionseinheit
    5
    Niederschlagswasser
    6
    Material
    7
    Korpus
    8
    Regulierungseinheit
    9
    Zuleitung
    10
    Dachentwässerung
    11
    Wasserreservoir
    12
    Behälterboden
    13
    Pfeil
    14
    Ableitung
    15
    Pfeil
    16
    Saugheberrohr
    17
    Saugleitung
    18
    Leitungsbogen
    19
    Austrittsleitung
    20
    Pfeil
    21
    Hebereinlauf
    22
    Heberauslauf
    23
    Wasserverteilereinrichtung
    24
    Verteilerrohr
    25
    Tropfabfluss
    26
    Überlaufrohr
    27
    Glocke
    28
    Becher
    29
    Saugheberrohr
    30
    Saugleitung
    31
    Hebereinlauf
    32
    Rohrbogen
    33
    Rohrverbinder
    34
    Rohrbogen
    35
    Aussparung
    36
    Becheroberkante

Claims (15)

  1. Gebäudeanordnung (1) mit wenigstens einem eine Dach- und/oder Fassadenfläche (2) aufweisenden Gebäude (3), mit wenigstens einer Retentionseinheit (4) aufweisend ein wasserspeicherndes Material (6) zur zumindest temporären Speicherung von Niederschlagswasser (5) von der Dach- und/oder Fassadenfläche in dem wasserspeichernden Material (5) und mit wenigstens einer Regulierungseinheit (8) zur Regulierung der Einspeisung von Niederschlagswasser (5) in die Retentionseinheit (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Regulierungseinheit (8) ein Wasserreservoir (11), wenigstens eine Zuleitung (9) zur Befüllung des Wasserreservoirs (11) während einer Füllphase mit Niederschlagswasser (5) von der Dach- und/oder Fassadenfläche (2) und wenigstens eine Ableitung (14) zur Entleerung des Wasserreservoirs (11) während einer Entleerungsphase aufweist, wobei während der Entleerungsphase aus dem Wasserreservoir (11) abgeleitetes Niederschlagswasser (5) der Retentionseinheit (4) zur temporären Speicherung in dem wasserspeichernden Material (6) zuführbar ist, wobei die Regulierungseinheit (8) zur Entleerung des Wasserreservoirs (11) nach dem Saugheberprinzip ausgebildet ist und wobei ein Stoppmechanismus mit wenigstens einem Stoppelement am Hebereinlauf (21, 31) eines Saugheberrohrs (16, 29) zur sicheren Unterbrechung der Absaugung über das Saugheberrohr (16, 29) vorgesehen ist.
  2. Gebäudeanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stoppelement ein Auftriebskörper ist, wobei eine Lageänderung des Stoppelelements durch Auftriebskräfte bewirkt wird.
  3. Gebäudeanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansaugen von Umgebungsluft über das Stoppelelement in das Saugheberrohr (16,29) eine Unterbrechung der Entleerung des Wasserreservoirs (11) über das Saugheberrohr (16, 29) zur Folge hat.
  4. Gebäudeanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoppmechanismus einen nach unten und seitlich geschlossen und nach oben offenen Becher (28) als Stoppelement aufweist.
  5. Gebäudeanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Becher (28) bereichsweise unterhalb des Saugheberrohrs (16, 29) angeordnet ist, wobei der Hebereinlauf (21, 31) des Saugheberrohrs (16, 29) in den Becher (28) von oben eintaucht.
  6. Gebäudeanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte des Bechermaterials des Bechers (28) größer als die Dichte von Niederschlagswasser ist, insbesondere wobei die Dichte zwischen 1,2 und 1,6 g/cm3, weiter insbesondere zwischen 1,35 bis 1,5 g/cm3, beträgt.
  7. Gebäudeanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Becher (28) aus einem Kunststoffmaterial besteht, beispielsweise aus Polyvinylchlorid.
  8. Gebäudeanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regulierungseinheit (8) einen Saugheber mit wenigstens zwei Saugheberrohren (16, 29) aufweist, die einen unterschiedlichen Abstand zum Behälterboden (12) des Wasserreservoirs (11) aufweisen, wobei die Saugheberrohre (16, 29) in einer gemeinsamen Austrittsleitung (19) des Saughebers münden und wobei am Hebereinlauf (31) des zweiten Saugheberrohrs (29) ein Stoppmechanismus mit einem Becher (28) als Stoppelelement ausgebildet ist.
  9. Gebäudeanordnung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebereinlauf (31) des zweiten Saugheberrohrs (29) einen größeren Abstand zum Behälterboden (12) des Wasserreservoirs (11) aufweist als der Hebereinlauf (21) des ersten Saugheberrohrs (16).
  10. Gebäudeanordnung (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Saugheberrohr (16) einen größeren Leitungsdurchmesser als das zweite Saugheberrohr (29) aufweist.
  11. Gebäudeanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Rand einer Saugleitung (17, 30) eine Aussparung (35) vorgesehen ist, so dass es nicht zu einer luftdichten Anlage des Becherbodens des Bechers (28) gegen den unteren Rand der Saugleitung (17, 30) kommen kann, wenn der Becher (28) in Niederschlagswasser aufsteigt.
  12. Gebäudeanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Becheroberkante (36) des Bechers (28) oberhalb des Hebereinlaufs (21, 31) einer Saugleitung (17, 30) des Saugheberrohrs (16, 29) liegt, wenn der Becher (28) auf dem Behälterboden (12) des Wasserreservoirs (11) aufsteht.
  13. Regulierungseinheit (8) zur Verwendung in einer Gebäudeanordnung (1) mit wenigstens einem Gebäude (3), insbesondere zur Verwendung in einer Gebäudeanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem an eine Dach- und/oder Fassadenentwässerung (10) des Gebäudes (3) angeschlossenen Wasserreservoir (11), mit wenigstens einer Zuleitung (9) zur Befüllung des Wasserreservoirs (11) während einer Füllphase mit Niederschlagswasser (5) von der Dach- und/oder Fassadenentwässerung (10) des Gebäudes (3) und mit wenigstens einer Ableitung (14) zur Entleerung des Wasserreservoirs (11) während einer Entleerungsphase, wobei ein Saugheber mit wenigstens einem Saugheberrohr (16, 29) zur Entleerung des Wasserreservoirs (11) vorgesehen und/oder ausgebildet ist und wobei ein Stoppmechanismus mit wenigstens einem Stoppelement am Hebereinlauf (21, 31) des Saugheberrohrs (16, 29) zur sicheren Unterbrechung der Absaugung über das Saugheberrohr (16, 29) vorgesehen ist.
  14. Regulierungseinheit (8) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugheber ausgelegt ist für einen dem Wasserreservoir (11) zugeführten Volumenstrom von Niederschlagswasser (5) bezogen auf die Fläche in [m2] einer an die Regulierungseinheit (8) angeschlossenen oder anschließbaren Regensammelfläche, insbesondere einer Dach- und/oder Fassadenfläche eines Gebäudes (3), zwischen 5 l/(h*m2) und 250 l/(h*m2), vorzugsweise zwischen 10 I/(h*m2) und 100 l/(h*m2).
  15. Anordnung mit wenigstens einer Regulierungseinheit (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit wenigstens einer Retentionseinheit (4), wobei die Retentionseinheit (4) ein wasserspeicherndes Material (6) zur zumindest temporären Speicherung von Niederschlagswasser (5) aufweist, insbesondere wobei die Retentionseinheit (4) als modulare Schüttgut-Kassette ausgebildet ist und eine Schüttung aus dem wasserspeichernden Material (6) aufweist, insbesondere wobei eine Schüttung ausgewählt aus der Gruppe der Granulate, weiter insbesondere der Bims- oder Lavagranulate, und wobei die Anordnung zur Einspeisung von Niederschlagswasser (5) aus der Regulierungseinheit (8) in die Retentionseinheit (4) ausgebildet ist.
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