Fachbeitrag Kupfer in Regenwassernutzungsanlagen von Deutsches Kupferinstitut Am Bonnenhof 5 40474 Düsseldorf Tel.: (0211) 4796300 Fax: E-Mail: [email protected] Internet: www.kupferinstitut.de 4796310 erschienen in der Fachzeitschrift „IKZ“ Heft 8/2001 copy by www.regenwater.com/industrie.htm Kupfer in Regenwassernutzungsanlagen Die Regenwassernutzung, insbesondere im häuslichen Bereich, erfreut sich steigender Beliebtheit. Auch das technische Regelwerk hat dieser Entwicklung Rechnung getragen. Mit dem ZVSHK-Merkblatt „ Regenwassernutzungsanlagen — Planung, Bau, Betrieb und Wartung“ und der DVGW-Information „Regenwasseranlagen“ liegen heute schon technische Unterlagen für Planung, Bau und den sicheren Betrieb derartiger Anlagen vor. Weitere Regelwerke des DIN und des DVGW befinden sich in Vorbereitung; in ihnen wird auch Kupfer unter den in Regenwassernutzungsanlagen bewährten Werkstoffen aufgeführt sein. Nachfolgend soll die universelle Anwendbarkeit des Werkstoffs in Regenwasseranlagen aufgezeigt werden, auch verbunden mit dem Ziel, zum Teil unrichtige Darstellungen zum Einsatz von Kupfer und Kupferwerkstoffen in diesem Bereich richtig zu stellen. Es werden sowohl Fragen des konstruktiven Aufbaus, der Komponenten und der Verlege- und Verbindungstechniken behandelt. Hinweise auf geltende Regelwerke sollen den Planer und Installateur in die Lage versetzen, sichere Anlagen zu planen und zu errichten. Regenwassernutzungsanlage: Betriebswasseranlage zur Nutzung von Regenwasser als Betriebswasser. Betriebswasser-Verteilleitungen: Installation zur Verteilung des Betriebswassers von der Betriebswasserpumpe zu den einzelnen Entnahmestellen. Begriffe Zu verwendende Begriffe werden in den oben genannten Regelwerken bereits ausführlich beschrieben. Aus diesem Grund sollen hier nur einige Schlüsselbegriffe kurz erläutert werden. Regenwasser: Niederschlagswasser in Form von Regen, Hagel und Schnee,das als Ablaufwasser von Dächern und anderen Flächen genutzt werden kann. Betriebswasser: Wasser, das zur Bewässerung, Toilettenspülung oder gewerblichen Zwecken dient und unterschiedliche Güteeigenschaften besitzt, wobei Trinkwassereigenschaft eingeschlossen sein kann. Kupferregenrinne und –fallrohr an einer Kupferblech-Dacheindeckung copy by www.regenwater.com/industrie.htm Normen und Regelwerke Die zu berücksichtigenden Regelwerke sind im Anhang dieses Artikels aufgeführt. Zusätzlich sind die in den einzelnen Bundesländern gültigen Landesbauordnungen zu beachten. Für Regenwassernutzungsanlagen unterschiedlicher Größe können regionale Anzeigepflichten bei der Gemeinde oder dem zuständigen Abwasserunternehmen gelten. Alle Regenwassernutzungsanlagen sind ausschließlich durch den Fachbetrieb zu erstellen und müssen regelmäßig, ebenfalls durch fachkundiges Personal, gewartet und auf einwandfreie Funktion der Komponenten überprüft werden. Komponenten von Regenwassemutzungsanlagen Um Schädigungen an der Bausubstanz zu vermeiden, ist Niederschlagswasser schnell und sicher von Gebäuden abzuleiten. Der verwendete Werkstoff sollte weitgehend resistent gegen korrosive Einflüsse sein. Als Auffangflächen haben sich im besonderen Maße Metalleindeckungen bewährt. Das Regenwasser wird über Dachflächen und rinnen gesammelt und durch die Regenfallrohre abgeleitet, Dachentwässerung Die Dachentwässerung schützt einerseits die darunterliegenden Gebäude-elemente wie z.B. Fassaden vor Schädigung und Verschmutzung. Andererseits ist es die primäre Aufgabe, Regenwasser zu sammeln und an einen zentralen Ort abzuleiten. Ist dieser zentrale Ort die Einleitung in die Kanalisation, ist das Regenwasser für den privaten Gebrauch verloren. Grundlage für die Ausführung von Dachentwässerungskomponenten sind die DIN EN 612 „Hängedachrinnen und Regenfallrohre aus Metallblech“ sowie die Fachregeln des Klempnerhandwerks. Im Bereich der Dachentwässerung haben sich Dachrinnen und Regenfallrohre aus Kupfer seit Generationen bewährt. Die Beständigkeit des Materials ist in der Praxis des Bauens für jedermann sichtbar. Zur weiteren Information verweisen wir auf die im Anhang genannten Normen und Richtlinien sowie die Sonderdrucke s.145/l49 „Dachdeckung und Außenwandbekleidung mit Kupfer“ und s.146 „Dachentwässerung mit Kupfer“ des Deutschen Kupfer-Instituts. Regenwassernutzung Soll das Regenwasser für den privaten Gebrauch verwendet werden, wird es vor der Einleitung in die Kanalisation zunächst in einem Behälter gesammelt. Von hier aus erfolgt die weitere Verteilung des Betriebswassers durch Druckerhöhungsanlagen in ein gesondertes Rohrnetz im Hause, wobei auf strikte Trennung von Trink- und Betriebswassernetz zu achten ist. In regenarmen Zeiten erfolgt eine Nachspeisung von Trinkwasser in den Regenwasserspeicher. Um die absolute Trennung von Trinkwasser- und Betriebswassersystem zu gewährleisten, hat die Nachspeisung gemäß DIN 1988 über einen freien Auslauf zu erfolgen (siehe Bild). Im Handel werden für diesen Zweck auch fertig vormontierte Nachspeise-module angeboten. Filter — Schmutzfänger Zur Entfernung von groben Verunreinigungen aus dem Regenwasser (beispielsweise Laub) werden im Bereich der Dachentwässerungsleitungen Schmutzfänger eingesetzt. Es sollten möglichst selbstreinigende Bauformen gewählt werden. Hierin werden die vorhandenen Verunreinigungen vom Regenwasser getrennt und das gereinigte Regenwasser dem Speicher zugeführt. Dadurch wird eine dauerhafte Reinigung bei geringen Wasserverlusten sichergestellt, Wartungsarbeiten werden auf ein Minimum reduziert und durch eine ausreichende Reinigung im Speicherzulauf kann auf Feinfilter nach dem Speicher in der Regel verzichtet werden. Entsprechende Systeme werden z.B. für den Einbau in die Regenfallrohre oder für den Einbau ins Erdreich angeboten. copy by www.regenwater.com/industrie.htm copy by www.regenwater.com/industrie.htm Regenwasserspeicher Regenwasserspeicher werden aus Kunststoffen, Beton und Stahl sowohl als oberals auch in unterirdischen Ausführungen angeboten. Die Betriebswasserversorgung aus dem Speicher sollte auch in regenarmen Zeiten ohne übermäßig starke Nachspeisung von Trinkwasser (zur Sicherlung der Funktion der Anlage) in die Regenwassernutzungsanlage gewährleistet sein. Daher ist bei Auslegung der benötigten Speichergröße also ein geeigneter Kompromiss zwischen Investitionskosten und Versorgungssicherheit zu finden. Druckerhöhungsanlagen Zur Förderung des Betriebswassers aus dem Speicher zu den einzelnen Entnahmestellen werden Druckerhöhungsanlagen verwendet. Diese bestehen im Allgemeinen aus selbstansaugenden Pumpen mit automatischen Einrichtungen zur Regelung des im Betriebswasser-Verteilnetz benötigten Druckes. Betriebswasser-Verteilleitungen Auch in Betriebswasser-Verteilleitungen von Regenwassernutzungsanlagen hat sich die Kupferrohr-Installation bewährt. Für die Montage steht dem Installateur eine Vielfalt von Verbindungstechniken zur Verfügung. Beim Verbinden von Kupferrohren und fittings durch Löten ist auch in Regenwassernutzungsanlagen das DVGW-Arbeitsblatt GW 2 anzuwenden (Rohrleitungen im Abmessungsbereieh bis einschließlich 28 x 1,5 mm sind weichzulöten, zu pressen oder zu klemmen). Zur Verwendung kommen Kupferrohre, Verbindungsbauteile und Armaturen entsprechend der folgenden Auflistung: - Kupferrohre nach DIN EN 1057 und DVGW- Arbeitsblatt GW 392, mit DVGWPrüfzeichen und Gütezeichen RAL — Innenverzinnte Kupferrohre nach DIN EN 1057, DVGW-Prüfgrundlage VP 617 und DVGW-Arbeitsblatt GW 392, mit DVGWPrüfzeichen und Gütezeichen RAL - Löt- und Übergangsfittings nach DIN EN 1254 (Teile 1 u. 4) und DVGWArbeitsblättern GW 6 und 8, mit DVGWZulassung und Gütezeichen RAL - Klemmringverschraubungen nach DIN EN 1254, Teil 2 und DVGW-Arbeitsblatt W 534 — Pressfittings nach DVGW-Arbeitsblatt W 534 Grundsätzlich gilt: Die zur Verwendung kommenden Komponenten müssen nach den anerkannten Regeln der Technik beschaffen sein, was durch das Zeichen einer anerkannten Prüfstelle (z.B. DVGWPrüf- oder RAL-) Gütezeichen) bekundet wird. Betriebswässer aus Regenwassernutzungsanlagen sind keine Trinkwässer Die Einsatzkriterien der DIN 50930, Teil 5 (Korrosion metallischer Werkstoffe im Innern von Rohrleitungen, Behältern und Apparaten bei Korrosionsbelastung durch Wässer, Beurteilung der Korrosionswahrscheinlichkeit von Kupfer und Kupferwerkstoffen) und der demnächst erscheinenden DIN 50930, Teil 6 (Korrosion metallischer Werkstoffe im Innern von Rohrleitungen, Behältern und Apparaten bei Korrosionsbelastung durch Wässer, Beeinflussung der Trinkwasserbeschaffenheit) hinsichtlich der Verwendbarkeit von Kupfer und Kupferwerkstoffen in Trinkwasserinstallationen sind bei Regenwassernutzungsanlagen nicht anwendbar. Der Einsatz dieser Werkstoffe ist also ohne Einschränkung möglich. Die Bemessung der BetriebswasserVerteilleitungen erfolgt in Anlehnung an DIN 1988. Wichtig: Es muss sichergestellt sein, dass keine unmittelbare Verbindung zwischen den BetriebswasserVerteilleitungen und der TrinkwasserInstallation besteht. Die Betriebswasserleitungen sind eindeutig durchgängig nach DIN 2403 zu kennzeichnen. copy by www.regenwater.com/industrie.htm Erfahrungen beim Einsatz von Kupfer in Betriebswasser-Verteilleitungen Allgemein gilt: Wird eine Installation aus Kupferrohren in Betrieb genommen, bildet sich zunächst aufgrund einer Reaktion von Kupfer mit dem im Wasser gelösten Sauerstoff eine Schutzschicht aus Kupfer (I)-Oxid (Cu2O) auf den Rohr-Innenoberflächen. Bei den meisten Trinkwässern wird die Schutzschicht dann mit den Gasen und Salzen, die im Wasser enthalten sind, reagieren; über der Schutzschicht bildet sich eine meist grüne Deckschicht, die hauptsächlich aus basischen Kupferkarbonaten besteht. Die Härtebildner Kalzium und Magnesium sind bei Kupfer nicht zum Schichtaufbau notwendig, sie werden allenfalls als Karbonate in geringen Mengen auf der Deckschicht abgelagert. copy by www.regenwater.com/industrie.htm In Betriebswässern aus Regenwassernutzungsanlagen werden die oben beschriebenen Deckschichten in Abhängigkeit von den meist sehr geringen Salzgehalten des Regenwassers kaum gebildet — die Korrosionsbeständigkeit des Werkstoffs ist aber durch das Vorhandensein der Kupferoxid-Schutzschicht gegeben. In Anlagen, in die aufgrund ihrer geringen Bemessung oder aufgrund Regenarmut sehr oft Trinkwasser nachgespeist wird, können auch grünliche Deckschichten festgestellt werden, die den aus Trinkwasserinstallationen bekannten Deckschichten ähnlich sind. In Zusammenarbeit mit der Industrie wurden bundesweit in Betrieb befindliche und mit Kupferrohren erstellte Regenwassernutzungsanlagen untersucht. Einige Beispiele dazu zeigen die Bilder. Die wichtigsten Ergebnisse aus PraxisUntersuchungen: v Bei keiner der untersuchten Regenwasser nutzungsanlagen sind Korrosionsschäden bekannt geworden. v In Abhängigkeit von der jeweiligen Wasser zusammensetzung wurden unterschiedlich beschaffene Schichten auf den Rohr innenoberflächen festgestellt. v Bei begrünten Auffangflächen können Verfärbungen auftreten, die auf Ausschwemmungen (z.B. Huminstoffe) zurückzuführen sind. Zusammenfassung Regenwassernutzungsanlagen werden auch in Zukunft ein Bestandteil der Hausinstallation sein. Kupfer mit seinen Einsatzmöglichkeiten bei der Dachdeckung, der Dachentwässerung und als Rohr in den Installationssystemen trägt nach bisherigen Erfahrungen zu einem sicheren Betrieb der Anlagen bei. Die zur Verfügung stehenden Verarbeitungs- und Verbindungstechniken lassen eine einfache und schnelle Installation zu. Die nachgewiesene Langlebigkeit des Werkstoffes ist die Grundlage für einen wirtschaftlichen und sicheren Betrieb der Anlagen. copy by www.regenwater.com/industrie.htm Internetinformationen: www.kupferinstitut.de www.kupfer.de Text und Bilder: Deutsches Kupfer-Institut, Düsseldorf Literatur: ZVSHK-Merkblatt Regenwassernutzungsanlagen-Planung, Bau Betrieb und Wartung DVGW-twin-Information Nr. 5 „Regenwasseranlagen“ DIN 1787 Kupfer, Halbzeug DIN EN 1057 Installationsrohre aus Kupfer, nahtlos gezogen DIN EN 1254 Kupfer und Kupferlegierungen, Fittings DIN 1986 Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke DIN 1988 Technische Regeln für TrinkwasserInstallationen (TRWI) DIN 2403 Kennzeichnung von Rohrleitungen nach dem Durchflussstoff DIN 4844-1 Sieherheitskennzeichnung; Begriffe, Grundsätze und Sicherheitszeichen DIN 18381 VOB-Teil C; ATV Gas-, Wasserund Abwasser-Installationsarbeiten innerhalb von Gebäuden DIN 18339 VOB - Teil C; ATV Klempnerarbeiten DIN 18460 Regenfall-Leitungen außerhalb von Gebäuden und Dachrinnen EN 612 Hängedachrinnen und Regenfallrohre aus Metallblech DIN 1989-1 Regenwassernutzungsanlagen (Entwurf) Ross, Brachmann und Holzner — Ermittlung des Bauwertes von Grundstücken und Gebäuden, Oppermann Verlag Hannover DKI-Informationsdruck i. 158 „Die fachgerechte Kupferrohr-Installation“ DKI-Sonderdruck s.145/149 „Dachdeckung und Außenwandbekleidung mit Kupfer“ DKI-Sonderdruck s. 146 „Dachentwässerung mit Kupfer“ DVGW-Arbeitsblätter: ] W 534 Rohrverbinder und Rohrverbindungen GW 2 Verbinden von Kupferrohren für die Gasund Wasserinstallation innerhalb von Grundstücken und Gebäuden GW 6 Kapillarlötfittings aus Rotguss GW 7 Flussrnittel zum Löten von Kupferrohren für die Gas-und Wasserinstallation GW 8 Kapillarlötfittings aus Kupferrohren GW 392 Nahtlos gezogene Rohre aus Kupfer für Gas- und Wasserinstallationen; Anforderungen und Prüfbestimmungen VP 617 Nahtlos gezogene, innenverzinnte Rohre aus Kupfer für Trinkwasserinstallationen; Anf. und Prüfbestimniungen W 555 Nutzung von Regenwasser (Dachablaufwasser) im häuslichen Bereich (Entwurf) copy by www.regenwater.com/industrie.htm
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