IKZ-HAUSTECHNIK, Ausgabe 8/2001, Seite 38 ff.


SANITÄRTECHNIK


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.

Kupferregenrinne und -fallrohr an einer Kupferblech-Dacheindeckung.

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.

Regenwassernutzungsanlage: Betriebswasseranlage zur Nutzung von Regenwasser als Betriebswasser.

Betriebswasser-Verteilleitungen: Installation zur Verteilung des Betriebswassers von der Betriebswasserpumpe zu den einzelnen Entnahmestellen.

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.

Prinzipieller Aufbau einer Regenwasser-
nutzungsanlage, hier mit unterirdischem Speicher.

Komponenten von Regenwassernutzungsanlagen

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 Gebäudeelemente 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.145/149 "Dachdeckung und Außenwandbekleidung mit Kupfer" und s.146 "Dachentwässerung mit Kupfer" des Deutschen Kupfer-Instituts*.

Trinkwassernachspeisung über freiem Auslauf gemäß DIN 1988 Teil 4.

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 Nachspeisemodule 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.

Regenwasserspeicher

Regenwasserspeicher werden aus Kunststoffen, Beton und Stahl sowohl als ober- als auch in unterirdischen Ausführungen angeboten.

Die Betriebswasserversorgung aus dem Speicher sollte auch in regenarmen Zeiten ohne übermäßig starke Nachspeisung von Trinkwasser (zur Sicherstellung der Funktion der Anlage) in die Regenwassernutzungsanlage gewährleistet sein. Daher ist bei der 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.

Anlage:
Wohnhaus, Betriebszeit 8 Jahre,
DVGW- und RAL-gütegeprüfte Kupferrohre in Stangen, Festigkeitszustand R290 (hart)

Wasserbeschaffenheit im Betriebswassersystem:
pH-Wert 5,8 - 6,0
elektrische Leitfähigkeit 35 - 38 S/cm
Summe Erdalkali < 0,1 mol/m_
Härtebereich < 1 (weich)

Anlage:
Wohnhaus, Betriebszeit 17 Jahre,
DVGW- und RAL-gütegeprüfte Kupferrohre in Stangen, Festigkeitszustand R290 (hart)

Wasserbeschaffenheit im Betriebswassersystem:
pH-Wert 7,2 - 7,3
elektrische Leitfähigkeit 54 - 66 S/cm
Summe Erdalkali 0,1 - 0,2 mol/m_
Härtebereich < 1 (weich)

Anlage:
Wohnhaus, Betriebszeit 9 Jahre,
DVGW- und RAL-gütegeprüfte Kupferrohre in Stangen, Festigkeitszustand R290 (hart)

Wasserbeschaffenheit im Betriebswassersystem:
pH-Wert 7,2 - 7,3
elektrische Leitfähigkeit 53 - 76 S/cm
Summe Erdalkali 0,2 - 0,3 mol/m_
Härtebereich < 1 (weich)

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 Regenwassernutzungsanla-gen das DVGW-Arbeitsblatt GW 2 anzuwenden (Rohrleitungen im Abmessungsbereich 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 DVGW-Prüfzeichen und Gütezeichen RAL

- Innenverzinnte Kupferrohre nach DIN EN 1057, DVGW-Prüfgrundlage VP 617 und DVGW-Arbeitsblatt GW 392, mit DVGW-Prüfzeichen und Gütezeichen RAL

- Löt- und Übergangsfittings nach DIN EN 1254 (Teile 1 u. 4) und DVGW-Arbeitsblättern GW 6 und 8, mit DVGW-Zulassung 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. DVGW-Prüf- 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 Trinkwasserin-stallationen sind bei Regenwassernutzungsanlagen nicht anwendbar.

Der Einsatz dieser Werkstoffe ist also ohne Einschränkung möglich. Die Bemessung der Betriebswasser-Verteilleitungen erfolgt in Anlehnung an DIN 1988. Wichtig: Es muss sichergestellt sein, dass keine unmittelbare Verbindung zwischen den Betriebswasser-Verteilleitungen und der Trinkwasser-Installation besteht (s.o.). Die Betriebswasserleitungen sind eindeutig durchgängig nach DIN 2403 zu kennzeichnen.

Tabelle 1: Technische Lebensdauer von baulichen Anlagen und Bauteilen im Vergleich

Bauteil

Baustoff

Jahre

Dachhaut

Stahlblech verzinkt
Zinkblech
Kupferblech

25 - 30
40 - 50
100

Dachrinnen, Fallrohre

Stahlblech verzinkt
Zinkblech
Kupferblech

15 - 20
40
100

 

Tabelle 2: Lösbare und nicht lösbare Verbindungstechniken für die Kupferrohr-Installation

Nicht lösbare Verbindungen

Lösbare Verbindungen

Lötverbindung
Pressverbindung
Schweißverbindung

Verschraubungen m. Lötanschluss
Klemmringverschraubungen
Rohrkupplungen
Flansche

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.

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 (siehe Kasten).

Die wichtigsten Ergebnisse aus Praxis-Untersuchungen:

- Bei keiner der untersuchten Regenwassernutzungsanlagen sind Korrosionsschäden bekannt geworden.

- In Abhängigkeit von der jeweiligen Wasserzusammensetzung wurden unterschiedlich beschaffene Schichten auf den Rohrinnenoberflächen festgestellt.

- Bei begrünten Auffangflächen können Verfärbungen des Wassers auftreten, die auf Ausschwemmungen (z.B. Huminstoffe) aus dem Unterboden 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.

Internetinformationen:
www.kupferinstitut.de
www.kupfer.de


*) Tel.: 0211/4796300, Fax: 0211/4796310


T e x t   u n d   B i l d e r :   Deutsches Kupfer-Institut, Düsseldorf


L i t e r a t u r :

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 Trinkwasser-Installationen (TRWI)
DIN 2403 Kennzeichnung von Rohrleitungen nach dem Durchflussstoff
DIN 4844-1 Sicherheitskennzeichnung; Begriffe, Grundsätze und Sicherheitszeichen
DIN 18381 VOB - Teil C; ATV Gas-, Wasser- und 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 Gas- und Wasserinstallation innerhalb von Grundstücken und Gebäuden
GW 6 Kapillarlötfittings aus Rotguss
GW 7 Flussmittel 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 Prüfbestimmungen
W 555 Nutzung von Regenwasser (Dachablaufwasser) im häuslichen Bereich (Entwurf)


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