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Neue Sanitärsysteme für den Gebäudebestand

Unsere Wasserwirtschaft basiert auf einem über 150 Jahre alten Ver- und Entsorgungssystem. Erstmals 1856 in Hamburg eingesetzt, entsprechen die bestehenden Kanalisationsanlagen längst nicht mehr dem Ruf nach Energieeffizienz und Ressourcenschutz. Zusätzlich führen leere kommunale Kassen zu einem Umdenken in der Siedlungswasserwirtschaft. In Anlehnung an erfolgreiche Beispiele aus dem Abfallmanagement befinden sich derzeit neue Versorgungslösungen, wie das Sanitär- und Ableitungssystem NASS, in der Erprobung. Um ihren Einsatz auch im Bestand zu gewährleisten, beschäftigt sich das Projekt EVaSENS, gefördert vom Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR), mit der Integration innovativer Ableitungstechnik bei Modernisierungsmaßnahmen im Wohnungsbau. Susanne Veser, wissenschaftliche Mitarbeiterin des Projekts und Fachgebietsleiterin „Stoffstrommanagement“ bei Bjoernsen Beratende Ingenieure, stellt die Forschungsarbeit und ihre Potenziale vor.

Fertigung der Prototypen (Fotos alle: Björnsen Beratende Ingenieure)

Die derzeitige Versorgung deutscher Haushalte mit Frischwasser erfolgt in der Regel über eine einzige Rohrleitung. An den einzelnen Verbrauchsorten entsteht dabei eine Mischung unterschiedlicher Abwasserarten, die jedoch ebenfalls über nur eine zentrale Abwasserleitung entsorgt werden. Hier wird sowohl das in der Toilette entstehende Schwarzwasser, als auch das Grauwasser der restlichen Haushaltsgeräte und Sanitärobjekte zusammengeführt. Während das Grauwasser und damit 70 Prozent der anfallenden Abwassermenge leicht zu reinigen wären, ist die Aufbereitung des Schwarzwassers bzw. der heute noch praktizierten Mischung aus beiden, aufwendig und damit kostenintensiv.

Systemaufbau

Die Lösung – getrennte Abwassersysteme
Eine naheliegende Lösung stellt sich in der Trennung von Schwarz- und Grauwasser dar. Im Neubauprojekt „An der Jenfelder Au“ in Hamburg wird mit dem Sanitär- und Ableitungssystem NASS diese Lösung derzeit realisiert. Dabei werden die Abwasserströme von den Verbrauchsorten in unterschiedlichen Rohrsystemen entsorgt. Das wenig verschmutzte Grauwasser wird dezentral direkt im Wohnquartier aufbereitet und entweder als Brauchwasser zum Verbraucher zurückgeführt oder in öffentliche Gewässer abgeleitet. Das Schwarzwasser wird hingegen in eine nahegelegene Verwertungsanlage geleitet, wo es mit weiteren Bioabfällen gemischt wird. Aus ihrer Vergärung entsteht Biogas, was wiederum für den Wärme- und Strombedarf der Siedlung genutzt wird. Auf diese Weise können 50 Prozent der benötigten Energie für Strom und 40 Prozent des Heizbedarfs direkt gedeckt werden.

Quer- und Längsschnitt durch einen Prototypen

In der Praxis - Bestandslösung
Für eine rentable und ressorcenschonende Umsetzung des neuen Entsorgungskonzepts ist eine flächendeckende Nutzung erforderlich. Bei neuen Gebäuden oder ganzen Quartieren ist der Einbau der Technik leicht zu realisieren, Bestandsimmobilien, insbesondere mehrgeschossige Wohnbauten, stellen hingegen eine besondere Herausforderung dar. An dieser Stelle setzt das Forschungsprojekt EVaSENS an. „Wie kommt die zweite Leitung in das Rohr,“ fasst Susanne Veser die besondere Problematik zusammen, Immobilien im bewohnten Zustand mit der neuen Technik zu ertüchtigen. Die Lösung bietet die Inversion der bestehenden Rohrleitungen, wobei zwei separate Rohre eingezogen werden. In Form von Linern, flexiblen und mit Harz getränkten Schläuchen aus Textilmembran, werden zwei neue Leitungen unter Druckluft nacheinander in das Altrohr eingeschossen. Während ein kleinerer Durchschnitt das Schwarzwasser aufnimmt, legt sich der größere Schlauch nierenförmig darum und führt das Grauwasser ab.

Der Vorteil des Systems ist, dass Immobilien für den Einbau der neuen Technik nicht freigezogen werden müssen, sondern innerhalb weniger Stunden bis Tage modernisiert werden. „In einem fünfgeschossigen Bau ist das System in etwa vier Stunden zu implementieren. Mit einer Aushärtung von zwei Stunden sind Toilette und andere Verbrauchseinheiten wieder zu bedienen,“ erläutert Susanne Veser, „die restliche Aushärtung kann im laufenden Betrieb erfolgen.“ Auch in puncto Durchflussvermögen kann das Rohr-in-Rohr-System überzeugen. Untersuchungen haben ergeben, dass der nierenförmige Zuschnitt sogar bessere Werte lieferte als das Ausgangsrohr. Da das kleinere Rohr des Schwarzwassers zwingend an ein Vakuumsystem mit entsprechend ausgerüsteten Sanitärobjekten angeschlossen ist, ist auch hier die Rohrverkleinerung kein Problem. An aufgeschnittenen Probestücken sowie einer Kamerafahrt durch das Rohrsystem konnte das Forscherteam feststellen, dass die Inversion auch an Verbindungsstellen oder Kurven einwandfrei funktioniert. „Sitzt tadellos wie ein Damenstrumpf“, resümiert Frau Veser lachend.

Ausblick
Neben einer numerischen Untersuchung des Durchflussvermögens steht für die Zukunft der Praxistest am bewohnten Objekt an. Dafür soll in Weimar eine von mehreren Parteien genutzte Altbauimmobilie aus der Gründerzeit, das Bauhaus Eins, mit der neuen Abwassertechnik ertüchtigt werden. Nach einem Jahr kontinuierlicher Nutzung wird das System zurückgebaut werden und die einzelnen Komponenten können auf Verschleiß, Ablagerungen und ähnliches geprüft werden. Dann wird sich zeigen, ob der innovative Ansatz künftig auch flächendeckend in die Haushalte einzieht.

Praxisobjekt Bauhaus Eins in Weimar

Vortrag von Susanne Veser, Fachbereichsleitung Stoffstrommanagement bei Björnsen Beratende Ingenieure und Mitarbeiterin in Bereich Siedlungswasserwirtschaft der Bauhaus-Universität Weimar, im Rahmen der fünfteiligen Veranstaltungsreihe „Die Zukunft des Bauens“, veranstaltet von DETAIL research und der Forschungsinitiative Zukunft Bau des BMUB und BBSR am 26. Juni in München zum Thema "Modernisierung des Wohnungsbestands“.

Zur Person
Susanne Veser ist Fachgebietsleiterin „Stoffstrommanagement“ bei Bjoernsen Beratende Ingenieure und seit 2012 zusätzlich als Wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Professur Siedlungswasserwirtschaft für die Bearbeitung des Forschungsprojekts EVaSENS verantwortlich. Sie ist Mitglied im Fachverband Biogas, Berufenes Mitglied in der DWA Arbeitsgruppe Neuartige Sanitärsysteme 1.1 Technik, Berufenes Mitglied in der Arbeitsgruppe VDI 3933 „Emissionsminderung – Erzeugung von Biokarbonisaten für industrielle Anwendungen“ der International Biochar Initiative, Mitglied im HTC Netzwerk sowie Partner im Europäischen Biochar Forschungsnetzwerk – COST. Susanne Veser studierte Bauingenieurwesen/Projektmanagement an der Hochschule in Biberach und arbeitet aktuell an ihrer Dissertation an der Bauhaus-Universität in Weimar zum Thema „Abwasser – vom Problemstoff zur Ressource durch getrennte Erfassung im Gebäude“.

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